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活泼金属的3种典型代表(钠、镁、铝)
知识点一　钠与碱金属
1．物理性质
2.化学性质
钠在化学反应中易失去最外层的一个电子，表现还原性。
(1)与非金属单质的反应
O2 常温：4Na＋O2===2Na2O(白色固体) 加热：2Na＋O2Na2O2(淡黄色固体)
Cl2 2Na＋Cl22NaCl
S 2Na＋SNa2S
(2)与水的反应
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
钠与水(含酚酞)反应的实验现象分析：
(3)与酸的反应
2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑(先酸后水)
(4)与盐的反应
①Na与盐反应的原理
与熔融盐 与熔融盐发生置换反应： 4Na＋TiCl44NaCl＋Ti，Na＋KClNaCl＋K↑(K的沸点比较低)
②钠与其他盐溶液反应的分析方法
第一步：钠与水反应生成NaOH和H2；
第二步：生成的NaOH如果能与溶质反应，则发生的是NaOH与溶质的复分解反应。
生成气体型 钠与NH4Cl溶液反应生成H2和NH3
生成沉淀型 钠与铜盐、铁盐等溶液反应生成Cu(OH)2或Fe(OH)3
复杂型 钠与AlCl3稀溶液反应，钠量较多，则先生成Al(OH)3沉淀，后沉淀溶解
(5)与有机物反应
2Na＋2C2H5OH―→2C2H5ONa＋H2↑
(6)钠在空气中的变化过程
过程 现象 反应原理
① 变暗 4Na＋O2===2Na2O
② 成液 Na2O＋H2O===2NaOH
③ 结块(块状固体) 2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O
④ 变成粉末 Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O
因此，钠久置在空气中，最终变成Na2CO3粉末。
3.工业制备
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
4．钠的保存
钠易与空气中的O2、H2O反应，且钠的密度比煤油的密度大，不与煤油反应，故通常将钠保存在煤油中。
5．钠的用途
(1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
(2)用作电光源，制作高压钠灯。
(3)冶炼某些金属。
金属钠具有强的还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如钠与TiCl4的反应。
1．碱金属单质、化合物的相似性与递变性
物 理性质 相同点 密度较小，硬度较小，熔、沸点较低，导电、导热性较强
递变性 从Li→Cs密度逐渐增大(Na、K反常)，熔、沸点逐渐降低
化学性质 与O2等非金属的反应 碱金属都能与O2等非金属反应，Li、Na与O2反应的化学方程式为4Li＋O22Li2O、2Na＋O2Na2O2。 K、Rb、Cs与O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质
与H2O的反应 碱金属单质与水均能发生反应，生成氢氧化物和H2。反应的化学方程式可表示为(用M代表碱金属)2M＋2H2O===2MOH＋H2↑，但反应的剧烈程度不同：从Li→Cs反应越来越剧烈，证明它们的金属性逐渐增强
2．碱金属单质、化合物的特殊性
(1)碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但K的密度比钠的。
(2)碱金属一般都保存在煤油中，但由于Li的密度小于煤油的密度而将它保存在石蜡中。
(3)碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物(如NaH)都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。
(4)一般情况下，碱金属所形成的盐均溶于水，并且在一定温度下，酸式盐比正盐的溶解度大(但NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小)。
(5)试剂瓶中的试剂取出后，一般不能放回原瓶，但金属Na、K等需立即放回原瓶。
(6)锂与O2反应与钠不同，只生成Li2O，而不生成Li2O2。
3．焰色反应
(1)概念
很多金属或他们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊颜色的现象，属于元素的物理性质。
(2)操作步骤：洗、烧、蘸、烧、观、（洗）
(3)常见元素焰色反应的颜色
钠元素：黄色；钾元素：紫色(透过蓝色钴玻璃)；铜元素：绿色。
D．钠在CuSO4溶液中的反应更剧烈
知识点二　含钠的化合物
1．氧化钠与过氧化钠的比较
氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
颜色状态 白色固体 淡黄色固体
电子式 Na＋[??]2－Na＋ Na＋[???]2－Na＋
阴、阳离 子个数比 1∶2 1∶2（既有离子键又有共价键）
是否为碱 性氧化物 是 不是
与H2O 反应 Na2O＋H2O===2NaOH 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2 反应 Na2O＋CO2===Na2CO3 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与盐酸 反应 Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋O2↑＋2H2O
用途 用于制备烧碱 漂白剂、消毒剂、供氧剂
转化 关系 Na2ONa2O2 (　Na2O2更稳定　)
2．从化合价角度分析Na2O2的性质
Na22既有氧化性，又有还原性，但主要表现出较强的氧化性，性质如下：
与SO2 Na2O2＋SO2===Na2SO4
与FeCl2溶液 现象 生成红褐色沉淀
原理 3Na2O2＋6FeCl2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋6NaCl＋2FeCl3(FeCl2过量)
4Na2O2＋4FeCl2＋6H2O===8NaCl＋4Fe(OH)3↓＋O2↑(FeCl2少量)
与氢硫酸 现象 溶液变浑浊
原理 Na2O2＋H2S===2NaOH＋S↓
与Na2SO3溶液 Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH
与品红溶液 品红溶液褪色
与酚酞溶液 溶液先变红后褪色，同时产生无色气泡
注：　①若遇到具有还原性的物质，Na2O2通常只体现出氧化性，如Na2O2＋CO===Na2CO3，Na2O2＋2NO===2NaNO2,3Na2O2＋Fe2O3===2Na2FeO4＋Na2O(可制备Na2FeO4)。
②若遇到非还原剂，如CO2、H2O、H＋，Na2O2往往发生自身的氧化还原反应，既作氧化剂又作还原剂。
③若遇到KMnO4等强氧化剂时，Na2O2表现出还原性，氧化产物为O2。
3．Na2O2与CO2、H2O反应的三个角度
(1)从氧化还原角度
①Na2O2与H2O、CO2反应均有O2生成，在反应中Na2O2既表现氧化性又表现还原性，H2O、CO2在此反应中既不是氧化剂，也不是还原剂。
②2 mol Na2O2不论是与H2O还是与CO2反应，均生成 mol O2，转移 mol电子。
1．Na2CO3与NaHCO3的比较
Na2CO3 NaHCO3
俗名 纯碱、苏打 小苏打
颜色状态 白色粉末 白色晶体
溶解性 易溶于水 易溶于水(溶解度比Na2CO3小)
水解 CO＋H2O?===?HCO＋OH- HCO＋H2O ===?H2CO3＋OH－
与盐酸 反应 CO＋2H＋===CO2↑＋H2O HCO＋H＋===H2O＋CO2↑
与NaOH 反应 不反应 HCO＋OH－===CO＋H2O
与足量 Ca(OH)2 反应 Ca2＋＋CO===CaCO3↓ Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O
与BaCl2 反应 CO＋Ba2＋===BaCO3↓ 不反应
与CO2 反应 CO＋CO2＋H2O===2HCO 不反应
热稳定性 较稳定 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
相互转化 Na2CO3NaHCO3
2．Na2CO3、NaHCO3的鉴别与除杂
(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
(2)Na2CO3和NaHCO3混合物的除杂方法
混合物(括号内为杂质) 除杂方法或试剂
Na2CO3固体(NaHCO3) 加热至恒重
NaHCO3溶液(Na2CO3) 通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3) 加入适量NaOH溶液
3．Na2CO3、NaHCO3的用途
(1)Na2CO3是一种非常重要的化工原料，在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品等工业中有着广泛的应用。
(2)NaHCO3发酵粉的主要成分之一；治疗胃酸过多的一种药剂。
4．联合制碱法——侯氏制碱法
(1)制备原料
食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；其反应为C＋H2O(g) CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。
(2)工艺流程
(3)反应原理
①产生NaHCO3的反应：
NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
②产生Na2CO3的反应：
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
(4)绿色思想：循环使用的物质为CO2、饱和食盐水。
知识点三　镁及其化合物
1．镁的物理性质
2．镁的化学性质
物质 主要性质 反应方程式
镁 与O2、N2反应 2Mg＋O22MgO(发出耀眼白光) 3Mg＋N2Mg3N2
与CO2反应 2Mg＋CO22MgO＋C (燃烧，生成白色粉末和黑色固体)
与非氧化性强酸反应 Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2 ↑
与沸水反应 Mg＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑
氧化镁 碱性氧化物 MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
氢氧化镁 中强碱 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
难溶于水 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
溶解度小
于碳酸镁 MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑
注：　①Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物。
②Mg着火后，不可用CO2灭火，应用沙土盖灭。
③Mg(OH)2为难溶于水的白色沉淀，故常用NaOH溶液检验Mg2＋的存在。
④由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中含有的是Mg(OH)2，而非MgCO3。
3．镁的用途
镁合金 用于制造火箭、导弹和飞机的部件
镁 制造信号弹和焰火
氧化镁 熔点高，可作耐高温材料
4．从海水中提取镁
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
制熟石灰 CaCO3 CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
酸化 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶 析出MgCl2·6H2O
脱水 在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解 电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑
注：①由MgCl2·6H2O到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。
②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。
知识点四　铝的性质
1．存在
铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态存在。
2．性质
(1)物理性质
较软的银白色金属，常温下为固体，其熔点为660.4 ℃，沸点为2 467 ℃，密度为2.70 g·cm－3，延展性好，是电和热的良导体。
(2)化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
或2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3(铝热反应)可用于焊接金属、冶炼高熔点贵重金属。
3．制备和用途
(1)制备原理
电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
(2)铝的用途
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
1．铝与酸或碱反应中的比例关系
方程式 比例关系
与酸 反应 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al～6HCl～2AlCl3～3H2
与碱 反应 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 2Al～2NaOH～2NaAlO2～3H2
2．铝与酸、碱反应的规律分析
(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
①生成H2的物质的量之比为1∶1。
②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：
①生成H2的物质的量之比为1∶3。
②消耗Al的物质的量之比为1∶3。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：
若产生氢气的体积比为<<1，则必定
①铝与盐酸反应时，过量而HCl不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时，不足而NaOH过量。
知识点五　含铝的化合物
1．氧化铝
白色固体，熔点高(2 045 ℃)，难溶于水，是两性氧化物。
2．氢氧化铝
氢氧化铝是两性氢氧化物，其电离方程式：
碱式电离：Al(OH)3? ?Al3＋＋3OH－；
酸式电离：Al(OH)3? H＋＋AlO＋H2O。
3．Al2O3与Al(OH)3的比较
化合物 氧化铝(Al2O3) 氢氧化铝[Al(OH)3]
物理性质 白色固体，熔点高 白色胶状物质，难溶于水
化学性质 与酸反应 Al2O3＋6H＋===2 Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋=== Al3＋＋3H2O
与碱反应 Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O Al(OH)3＋OH－=== AlO＋2H2O
加热 — 2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O
制备方法 Al(OH)3加热分解：2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O ①Al3＋与氨水反应：Al3＋＋3NH3·H2O=== Al(OH)3↓＋3NH ②AlO溶液中通入过量CO2气体： AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO ③AlCl3溶液中滴加NaAlO2溶液：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
主要用途 作耐火材料、冶炼铝的原料 制药、净水
4．从铝土矿中提取Al2O3的两大工艺流程
由铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)提取Al2O3的两大工艺流程：
（重点）
1．“铝三角”转化关系
写出实现上述各步转化的离子方程式。
(1)①
②Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(3)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
(5)①
②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
(6)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
注：　①Al3＋只能存在于酸性溶液中，AlO只能存在于碱性溶液中。
②既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的物质有：Al、Al2O3、Al(OH)3；多元弱酸的酸式盐，如NaHCO3、NaH2PO4、NaHSO3等；弱酸的铵盐，如NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等
2．含铝化合物转化关系的应用
(1)判断离子共存问题
①Al3＋与OH－及AlO、CO、S2－等弱酸根阴离子因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能共存。
②AlO与H＋、HCO以及弱碱阳离子Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能大量共存。
(2)进行Al3＋、AlO的鉴别
(3)判断铝元素的存在形式
可溶性铝盐与强碱(如NaOH)溶液反应，铝元素的存在形式
化学式 KAl(SO4)2·12H2O(水溶液pH<7)
组成 硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的化合物
净水原理 Al3＋＋3H2O??Al(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水
与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式 Al3＋恰好完全沉淀的离子方程式： 2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓ SO恰好完全沉淀的离子方程式： Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===AlO＋2H2O＋2BaSO4↓

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