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高三化学镁和铝人教版
【同步教育信息】
一. 本周教学内容：
镁和铝
二. 重点、难点：
1. 了解镁和铝的原子结构、物理性质的比较。
2. 了解铝的物理性质以及用途和两性。
3. 掌握镁和铝的化学性质。
4. 了解铝的几种重要化合物。
5. 理解与铝及其化合物两性有关的计算和图像分析。
6. 初步了解合金及其特点。
三. 具体内容：
（一）Mg、Al的位置和结构
镁、铝元素在元素周期表中的位置、原子结构、元素金属性的评价
Mg：在元素周期表中的第三周期、ⅡA族，原子结构示意图为
Al：在元素周期表中的第三周期、ⅢA族，原子结构示意图为
根据镁、铝在元素周期表中的位置、原子结构特点和元素周期律进行分析可知，镁铝两种元素都是金属性较强的金属元素，镁比铝金属性略强。
镁、铝在金属活动顺序中的位置，单质活泼性的评价
Mg、Al在金属活动顺序中的位置是：
……Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H）……
根据镁、铝在金属活动顺序中的位置和金属活动顺序的意义进行分析可知，镁、铝都是比较活泼的金属，镁比铝金属活泼性略强。
（二）镁和铝的物理性质与用途
1. 镁和铝的物理性质
镁、铝具有金属共有的物理性质，也有一些不同于其他金属的物理性质，对其列表说明如下：
镁和铝的性质
元素名称 元素符号 单质的物理性质
颜色和状态 硬度 密度/g·cm－3 熔点/℃ 沸点/℃
镁 Mg 银白色固体 很软 1.738 645 1090
铝 Al 银白色固体 较软 2.70 660.4 2467
小结：
① 由表可知，镁和铝都是密度较小、熔点较低、硬度较小的银白色金属，但镁和铝比较，铝比镁的硬度稍大，熔点和沸点都是铝比镁的高。
② 在元素周期表中，同一主族的金属从上到下熔点降低，硬度减小；同一周期的主族金属从左到右熔点升高，硬度增大。
2. 镁和铝的重要用途
铝由其优良的物理性质所决定的重要用途，主要有：
（1）延展性——铝线、铝箔、多种容器
（2）导电性——做电的导体。铝的导电性仅次于铜，是优良的导体之一。
（3）导热性——做热的导体。
（4）不透明——做忌光物（如胶卷）的包装材料。
（5）银白色、有金属光泽——做涂料（俗称听银粉、银漆）。
铝易与许多金属或非金属元素形成多种性能优良的合金，铝更重要的用途是制作合金。镁的主要用途也是制造合金。
镁和铝制成合金可克服纯镁和纯铝的硬度、强度较低，不适于制造机器零件的缺点。例如，含有硅、铜、锌、锰等元素的镁、铝合金就具有质轻、坚韧、机械性能较好等许多优良性质，用途极为广泛，如可用来做机械零件、车船材料、门窗等。
（三）镁、铝的化学性质及认识方法
1. 对镁、铝活泼性的状况，可从以下三个方面来认识：
（1）以元素周期表和元素周期律看镁、铝的活泼性。镁、铝在元素周期表中的位置是
I A族 II A族 III A族
第三周期 Na Mg Al
第四周期 K Ca Ga
已经Na、K、Ca都是很活泼的金属，据元素周期律知，Mg、Al的金属性比Na、K、Ca要弱，是比较活泼的金属。Al比Mg的金属性还要弱一些。
（2）以金属活动性顺序看镁、铝的活泼性。在金属活动性顺序中，从左向右金属的活动性逐渐减弱。Mg、Al在金属活动性顺序中的位置、金属活动性如下所示：
（3）从原子结构看镁、铝的活泼性。对镁、铝的原子结构、原子的失电子反应等列表如下：
元素 电子式 原子结构示意图 离子结构示意图 原子半径 原子失电子方程
Mg ·Mg· 1.60×10－10m
Al ··Al· 1.43×10－10m
由表可知，Mg、Al原子的价电子数较少，原子较易失去最外层电子而形成具有最外层8个电子的稳定结构的阳离子，Mg、Al是较活泼的金属。Mg与Al相比，Al的原子半径略小，Al原子失电子更难一些，Al的金属性更弱一些。
注意：金属元素的金属性强弱是原子失去电子的难易，而不是每个原子失去电子数的多少。切忌认为每个Mg原子失去2个电子，每个Al原子失去3个电子，Al的金属性就比Mg的金属性强。
（四）镁、铝的主要化学反应与用途
1. 跟非金属反应
2Mg+O2 2MgO
初中化学中已有实验证明，镁在空气里点燃可以燃烧，放出大量的热并发出耀眼的白光。可利用镁的这种性质来制造照明弹等。
实验现象：铝箔在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体。集气瓶的温度明显升高。
实验结论：铝在氧气中点燃后燃烧，生成氧化铝，放出大量的热。
注意事项：
① 集气瓶的底部要铺一层细沙，以防高温固体炸裂集气瓶。
② 实验用铝要用铝箔，若用厚铝片或粗铝条，则不易燃烧。
③ 要在火柴棒燃烧正旺、接近燃尽时，立即把铝箔伸入集气瓶中。铝箔伸入集气瓶过早，消耗氧气多，不利于铝的燃烧；铝箔伸入集气瓶过迟，不易引燃铝。
④ 铝箔进入集气瓶口以后，仍要用玻璃片盖着瓶口，以免氧气挥发。
⑤ 要将铝箔在铁丝上裹紧，以防脱落。铝箔要从集气瓶口慢慢深入，以防氧气被排出。
小结：镁、铝跟非金属反应
① 镁在空气中用酒精灯火焰点燃即可燃烧，而铝在空气中需高温点燃才能燃烧。这是由金属性的实例之一。
② 镁、铝除能跟氧气反应外，还能跟其他非金属如硫、卤素等起反应。
（用于工业制备Al2S3）
　　③ 镁、铝都是比较活泼的金属，易被氧化，为什么镁、铝又有抗腐蚀的性能
答：在常温下，镁和铝在空气里都能跟氧气起反应，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止金属的继续氧化，所以镁和铝都有抗腐蚀的性能。
2. 镁、铝跟水的反应
镁跟常温的水只能发生很缓慢的反应，跟热水就能较快的反应。
铝跟冷水（常温的水）几乎不发生反应，跟沸水能发生缓慢的反应。
3. 镁、铝跟酸的反应
镁、铝都能跟醋酸这样的弱酸、稀硫酸这样的强酸在常温下发生置换反应，生成盐和氢气，如：
说明：
① 镁跟硝酸、浓硫酸等具有强氧化性的酸也能在常温下反应，但不生成氢气。
铝跟稀硝酸的反应跟镁相似，但铝在冷的、浓的硝酸或硫酸中发生钝化现象。故铝可用于制作盛浓硝酸、浓硫酸的容器。但是，镁不能在冷的、浓的硝酸或硫酸中钝化。
注意：铝能跟热的、浓的硝酸、硫酸发生反应。反应是硝酸中的氮元素、硫酸中的硫元素被还原，而不是氢元素被还原。
　　② 在相同条件下，镁比铝更容易置换酸中的氢。
铝在冷、浓的硝酸、硫酸发生了化学反应。由于反应生成了一层致密而又坚固的氧化物薄膜，阻止了反应的继续进行。
4. 铝与碱的反应
铝与氢氧化钠溶液反应，生成无色气体，该气体被点燃时有轻微的爆鸣声。反应完毕，试管内的液体无色、澄清。
实验结论：镁不与碱反应．铝与强碱溶液反应，化学方程式为：
注意事项：
① 实验中取用铝条、镁条要用镊子，而不能直接用手拿。
② 氢氧化钠溶液有强烈的腐蚀性，要防止其洒落或沾在皮肤上。
③ 偏铝酸钠易溶与水，且其水溶液是无色的
说明：
① 在通常情况下，能够较快的跟铝发生反应的碱需是强碱的溶液。
② 因酸、碱、盐等可直接腐蚀铝制品，铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放具有酸性、碱性或咸味的食物。
5. 镁与二氧化碳反应
实验现象：燃着的镁条在二氧化碳气体中继续剧烈燃烧，燃烧过程中发出耀眼的白光，伴有白烟，生成白色粉末，在瓶的内壁还有黑色的碳附着。
实验结论：在点燃（或高温）的条件下，镁与二氧化碳反应，反应的化学方程式为：
　　　　
注意事项：
① 对燃烧的镁条要用坩埚钳或大镊子夹持。
② 镁条在点燃之前，要用细砂纸擦去其表面的氧化膜。否则，镁条不容易点燃。
盛二氧化碳的集气瓶中要加入少量细沙，以防高温固体损伤集气瓶。集气瓶要始终用玻璃片盖着。镁条在集气瓶中要慢慢深入。
6. 铝与氧化铁反应的探究
实验现象：当外露部分镁条刚刚燃烧完毕时，纸漏斗内混合物立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的烟。纸漏斗被烧破，有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细砂上。液珠冷却后变为黑色固体。
实验结论：在高温下，铝与氧化铁反应，放出大量的热。化学反应方程式为：
注意事项：
① 镁条打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃。粉与粉要选干燥的，粉要用未被氧化的，否则反应难以进行。
② 与的质量比要控制在3:1，且二者要混合均匀，以保证与都完全反应。
③ 玻璃漏斗内的纸漏斗要厚一些（如四层纸），并要用水润湿，以防损伤玻璃漏斗。
④ 承接反应物的蒸发皿内要垫适量的细沙，一是防止蒸发皿炸裂，二是防止熔融的固体溅出伤人。
⑤ 实验装置不要距人群太近，或将实验在玻璃通风橱内操作，防止人受伤。
说明：
实验中镁条与氯酸钾的作用是发生氧化还原反应放热，用其放出的热对铝和氧化铁加热。
小结：镁、铝跟氧化物反应的归纳
（1）镁跟氧化物反应的归纳
镁跟氧化物反应的典型是镁和二氧化碳的反应，反应实质为：
（2）从镁跟二氧化碳、跟水反应得到的启发：
① K、Ca、Na等还原性更强的金属，在点燃的条件下更易在二氧化碳气体中燃烧，当K、Ca、Na、Mg等金属失火后，若用含二氧化碳或水的灭火剂灭火，等于“火上浇油”，切不可这样做。
② “二氧化碳不能助燃”的说法是不全面的。二氧化碳对绝大多数可燃物是良好的灭火剂，而对K、Ca、Na、Mg等可燃物是助燃剂。
③ 氧化性与二氧化碳的氧化性相当或更强的氧化物，在一定条件下，也可能跟镁反应。
镁燃烧的小结
（3）铝跟氧化物反应的归纳
铝跟氧化物反应的典型是铝和氧化铁的反应，反应实质也是氧化还原反应。反应中铝作还原剂，被氧化，氧化铁做氧化剂，被还原。从氧化还原反应的规律之一——较强还原剂与较强氧化剂构成在一定条件下的氧化还原反应的方面来看，铝还能与其他的氧化物在一定条件下发生氧化还原反应。事实正是如此，这样的氧化物中重要的有Fe3O4、FeO、CuO、MnO2、V2O5、Co3O4、Co2O3、 Cr2O3等。反应实质是铝将氧化物中的化合态金属元素还原为金属单质。反应特点是在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离等。这样的反应又叫“铝热反应”，反应的重要意义一是焊接钢轨，二是冶炼钒、珞、锰等难熔的金属。
（五）铝的重要化合物
1. 氧化铝（Al2O3）
（1）氧化铝是典型的两性氧化物，新制备的氧化铝既能跟酸起反应生成铝盐，又能跟碱起反应生成偏铝酸盐。
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O
氧化铝不能跟水发生反应，不能用氧化铝直接合成氢氧化铝。
（2）液态氧化铝被电解生成铝和氧气。氧化铝是冶炼铝的主要原料。
酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物概念辨析
说明：酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物不一定能跟水发生反应。例如，SO3、Na2O等能跟水快速反应，并放出大量的热，MgO、CO2等只能跟水发生很微弱的反应，SiO2、Fe2O3、Al2O3等不能跟水反应。
（3）氧化铝是白色固体，熔点约2045℃，高温下在空气中仍然性质稳定。氧化铝是一种比较好的耐火材料，它可以用来制造耐火坩埚，耐火管和耐高温的实验仪器等。
（4）氧化铝的存在
自然界存在的铝的矿物主要有铝土矿。铝土矿又称矾土，它是由一水合氧化铝（Al2O3·H2O）、三水合氧化铝（Al2O3·3H2O）以及少量氧化铁和石英等杂质组成的混合物。铝土矿可用来提取纯氧化铝。
2. 氢氧化铝
（1）氢氧化铝是几乎不溶于水的白色胶状物质。新生成的氢氧化铝能凝聚水中悬浮物，又有吸附色素的性能。氢氧化铝也是用做净水剂、色素吸附剂等。
（2）实验室制备氢氧化铝
在实验室，一般用铝盐溶液跟氨水反应制备氢氧化铝。
Al2（SO4）3+6NH3·H2O=2Al（OH）3↓+ 3（NH4）2SO4
Al3++3NH3·H2O=Al（OH）3↓+ 3NH4+
说明：
① 氢氧化铝易溶于强碱而不溶于氨水，因此实验室制备氢氧化铝时一般不用氢氧化钠等强碱代替氨水。
② 洗涤氢氧化铝沉淀，其目的是洗去氢氧化铝沉淀表面上附着的（NH4）2SO4等杂质。洗涤的方法是，向盛氢氧化铝沉淀，其目的是洗去氢氧化铝沉淀的过滤器中倒入适量蒸馏水冲洗，连续冲洗2—3次。
思考题：如何判断氢氧化铝已经洗干净？
答案：在过滤器下取某次洗涤液2—3mL盛与试管中再向试管中滴加硝酸钡溶液，若无白色沉淀形成，说明已洗涤干净，若有白色沉淀形成，说明还未洗干净，还要再加水冲洗。
（3）有两性——酸性和碱性。
+3HCl===AlCl3+3H2O
+3H+===Al3++3H2O
+NaOH===NaAlO2+2H2O
+ OH=== +2H2O
氢氧化铝的两性的解析
从氢氧化铝与酸、碱反应的化学性质的角度看，氢氧化铝跟碱发生酸碱中和反应生成盐和水，它表现出了酸性。因此，氢氧化铝具有两性。
从电离的角度来看，在水溶液里，电离出的阳离子全部是H+ 的化合物是酸，电离出的阴离子全部是OH的化合物是碱。实验证明，氢氧化铝溶于水的部分，发生如下电离：
酸式电离 碱式电离
由此可知，氢氧化铝具有两性。
说明：
① 氢氧化铝既有酸性，又有碱性，但其酸性、碱性都很弱，属于弱电解质，氢氧化铝溶液略显碱性。
② 氢氧化铝不能跟弱碱反应，如氢氧化铝不溶于氨水。氢氧化铝能与醋酸这样的弱酸反应，但不能与碳酸这样的弱酸反应。
③ 氢氧化铝既能与酸反应，又能与碱反应的问题，可用平衡移动原理作出解释。
氢氧化铝在水中有以下平衡关系
加入酸后，H+与电离出的OH结合生成H2O，平衡从左向右、从上向下移动，固体逐渐减少；加入碱后，OH与电离出的H+结合生成H2O，平衡从右向左、从上向下移动，固体减少。
3. 偏铝酸、偏铝酸盐性质的探讨
偏铝酸（HAlO2）与铝酸[或H3AlO3]的关系为
H3AlO3－H2O=HAlO2
参照铝酸的酸性进行分析可知，偏铝酸的酸性也很弱。若在NaAlO2溶液中通入CO2气体，会生成（H3AlO3）沉淀。
2NaAlO2+CO2+3H2O=2↓+Na2CO3
2AlO2－+CO2+3H2O=2↓+CO32－
或NaAlO2+CO2+2H2O=↓+ NaHCO3
AlO2－+ CO2+2H2O=↓+HCO3－
由上可知，HAlO2的酸性比H2CO3的酸性还弱；不溶于H2CO3 。
两性氢氧化物的辨析
既能跟酸反应生成盐和水，又能跟碱反应生成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物。
此处所说两性，是指既能跟碱反应表现为酸，又能跟酸反应表现为碱的性质。两性氢氧化物所以能表现两性．是在水溶液中既发生酸式电离（电离出H+），又发生碱式电离（电离出OH）。需要注意的是，一般两性氢氧化物在水溶液中酸式电离和碱式电离的程度不相同，故其水溶液或是酸性．或是碱性，而不可能既是酸性，又是碱性。在酸（或碱）的作用下，两性氢氧化物发生单向碱式电离（或酸式电离）。中学化学中常见的两性氢氧化物是和。
4. 硫酸铝钾
（1）硫酸铝钾的组成与名称
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，它电离时能产生两种金属的阳离子。
===K++Al3++2SO42－
硫酸铝钾通常为结晶水合物，其化学式可写为·12H2O，名称为十二水合硫酸铝钾，俗名是明矾。硫酸铝钾的结晶水合物的化学式还可写为K2SO4··24 H2O，其名称为二十四水合硫酸铝硫酸钾。但是，·12H2O与··24H2O表示的是同一种物质。
（2）硫酸铝钾的主要性质和用途。
明矾是无色晶体，易溶于水。因Al3+的水解反应，其水溶液显酸性。
明矾水解所产生的胶状的吸附能力很强，可以吸附水里的悬浮杂质形成沉淀，使水澄清。所以明矾常用作净水剂。
注意：虽说明矾常用作净水剂，但直接起净水作用的还是Al3+的水解产物 — 胶状， 胶状的净水原理是吸附水里的杂质形成沉淀，这种变化属于物理变化。
（3）硫酸铝钾的物质属类
硫酸铝钾和明矾均属于盐类当中的复盐。复盐，即由两种金属阳离子（含NH4+）与一种酸根离子组成的盐，或者说。复盐是由两种简单的盐复合而成的盐。但复盐是纯净物，不是混合物。
明矾又属于矾类物质。矾，即某些金属硫酸盐的含水结晶。
硫酸铝钾和明矾都是强电解质，且易溶于水。硫酸铝钾在水中电离的方程式为：
=== K++Al3++2SO42－
按要求写化学反应方程式：
① 向明矾溶液中逐滴加入氧氧化钡溶液至过量，以化学方程式表示出沉淀物物质的量变化的特点；
② 向氢氧化钡溶液中逐滴加入明矾溶液至过量，以化学方程式表示出沉淀物种数变化的特点。
解析：明矾溶液中有Al3+和SO42－，且n（Al3+） ：n（SO42－）=1:2。氢氧化钡溶液中有Ba2+和OH，且n（Ba2+）：n（OH－）=1:2。SO42－与Ba2+反应生成的BaSO4沉淀性质稳定，Al3+与OH－ 反应生成沉淀还可溶于强碱，AlO2可与Al3+反应生沉淀。题中还有一个重要的条件．就是两种溶液分别以不同的顺序由少到多地加入，这就存在反应物过量与不过量的问题。
答案：
（1）沉淀物物质的量逐渐增大的反应：
2+3=2↓+3BaSO4↓+K2SO4
沉淀物物质的量又逐渐减少的反应：
2+ K2SO4+=BaSO4↓+2KAlO2+4H2O
（2）只生成BaSO4—种沉淀物的反应：
2+=2BaSO4↓+ KAlO2+2H2O
又生成第二种沉淀的反应：
3KAlO2++6H2O=4↓+2K2SO4
（六）合金
合金虽是由两种或两种以上的金属或金属跟非金属熔合而成的只有金属特性的物质，但—般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和。合金具有许多良好的物理、化学或机械的性能，在许多方面优于各成分金属。例如，合金的硬度一般比它的各成分金属的大．多数合金的熔点一般比它的各成分金属的低。台金的化学性质也与成分金属不同。使用不同的原料。改变原料的配比以及改变生成合金的条件等。
可以制得具有不同性能的合金。因此，合金在工业上的用途比纯金属更广、更重要。
（七）选学——硬水及其软化
天然水长期与土壤、岩石和大气等接触。它不纯净。其中常含有由Ca2+、Mg2+、
CO32－、HCO3－、SO42－、 Cl、NO3－等离子组成的无机盐。以水中所含这样的无机盐的种类、数量的不同为标准对天然水进行划分，得出了水的不同类型及相关的概念。
对天然水以含Ca2+、Mg2+ 数量的不同为标准划分，有硬度高低不同的水；
软水：含少量或不含Ca2+、Mg2+。8°以下
硬水：含较多Ca2+、Mg2+。8°以上、30°以下。
最硬水：含很多Ca2+、Mg2+。30°以上。
凡是天然水都具有一定的硬度。以天然水中所含阴离子种类的不同为标准划分，得出了水硬度类型的不同：
① 暂时硬度：阴离子是HCO3－。
② 永久硬度：阴离子是SO42－、Cl等。
说明：天然水大多同时具有永久硬度和暂时硬度，因此，一般所说的水的硬度是上述两种硬度之和。
注意：水的硬度高低和水硬度的类型的划分依据不同。具有永久硬度的水不一定是硬水，具有暂时硬度的水也不一定是软水。
四. 疑难辨析：
如何理解“通常把1L水里含有10mg CaO或相当于10mg CaO 称为1°（度）”？
答案：10 mg CaO 的物质的量为： mol
凡是含mol Ca2+ ，或mol Mg2+，或mol Ca2+和Mg2+的化合物，都与10mg CaO相当。
硬水的软化
人类的生活和生产都离不开水。不同的用途，对水硬度的高低和水硬度类型的要求往往不同。在实际用水中，往往需要克服水的硬度过高的问题，即硬水的软化。
硬水软化的实质。就是使硬水中Ca2+、Mg2+的含量降低。硬水软化的方法通常有：
① 药剂软化法。属于传统的硬水软化法。
② 离子交换法。属于现代的硬水软化法。
此外，加热也能使水的暂时硬度降低，但基本上不影响水的永久硬度。
【典型例题】
[例1]下列各组离子中，能在酸性溶液里大量共存，并且溶液呈无色透明溶液的是（ ）
A. MnO4－、K+、Na+、SO42－ 　　 B. Na+、AlO2－、Cl－
C. Mg2+、NH4+、Cl－、NO3－ 　　 D. Ba2+、K+、S2－、SO42－
选题目的：
本题是一道综合题，不仅考查学生对离子颜色知识的理解，而且考查学生对离子性质的理解，特别是偏铝酸根与酸的反应。
解析：
首先排除在溶液中有颜色的离子。可以看出，各组中，只有A组的MnO4－呈紫色，则A不符合题意。再考虑在酸性条件下，不能共存的离子组，B中AlO2－与H+可发生反应：
AlO2－+H++H2O=Al（OH）3↓
则B不符题意。D中S2－与H+可发生反应：
S2－与H+H2S
则D不符合题意。且D中Ba2+、SO42－不能大量共存。故选C。
答案：C
[例2] 镁粉是焰火、闪光粉中不可缺少的原料，工业制造镁粉是将镁蒸气在气体中冷却，下列可作为冷却气的是（ ）
（1）空气 　　（2）CO2 　　（3） Ar 　　（4）H2 　　（5）N2
　　A.（1）（2）　B.（2）（3） C.（3）（4） 　　D.（4）（5）
选题目的：
复习巩固镁的化学性质——a. 与非金属反应；b. 与某些氧化物反应，适当拓宽知识——镁除了与氧气反应外还可以与氮气反应。适合于中下等学生。
解析：
由于镁很活泼，是还原性很强的金属，所以加热时能与许多气体物质反应。如空气、二氧化碳、氮气等，但不与氢气和稀有气体反应。镁与氮气的反应化学方程式为：
3Mg + N2 == Mg3N2
答案：C
启示：
学习金属的性质，既要熟知它们的相似性又要掌握各自的特性。镁在空气中点燃可以同时与氮气、氧气和二氧化碳反应，这也是镁燃烧时不能用CO2灭火的原因。
[例3] 某无色透明的溶液，跟金属铝反应时，放出H2，试判断下列离子Mg2+、Cu2+、Ba2+、H+、Ag+、SO42－、SO32－、HCO3－、OH－、NO3－在溶液中存在的情况有两种，分析后填写下表：
肯定存在 可能存在 肯定不存在
（1）
（2）
选题目的：
复习巩固铝的化学性质——既能与酸反应又能与碱反应，复习离子共存的知识。适合于中等学生。
解析：
根据铝的化学性质，与金属铝反应放出H2，有两种情况：酸溶液或强碱溶液。因此：
（1）肯定存在H+、SO42－，Mg2+与题意不冲突，属可能存在的离子；SO32－、HCO3－、OH-与H+不共存，Ba2+、SO42－、SO32－不共存，Cu2+显蓝色，NO3－存在，则相当与硝酸溶液，而硝酸与金属反应一般不生成氢气，所以这些离子均肯定不存在。
（2）肯定存在OH－、Ba2+；NO3－与题意不冲突，属可能存在的离子；HCO3－、H+、Ag+、Mg2+与OH－不共存，SO42－、SO32－与Ba2+不共存，Cu2+有色，所以这些离子均肯定不存在。
答案：
肯定存在 可能存在 肯定不存在
（1） H+、SO42- Mg2+ OH－、SO32-、HCO3－、Cu2+、Ba2+、、Ag+、NO3-
（2） OH－、Ba2+ NO3－ Mg2+、Cu2+、H+、Ag+、SO42－、SO32－、HCO3－
启示：
学习铝的性质要牢记：金属铝和酸碱都能反应是它的一个重要性质，也是它与其他金属的一个重要区别。
[例4] 在托盘天平上有足量水和盐酸的A、B两烧杯，且质量相等，调至平衡，然后在A、B中同时分别投入等物质的量的钠和镁，对天平的正确描述是（ ）
A. 先偏向B后不偏　　　　　　 B. 先偏向A后不偏
C. 偏向A　　　　　　　　　　 D. 偏向B
解析：正确答案是A，因为Na可以和盐酸或水反应，但由于Na在金属活动顺序表中的位置在H前，所以能较水更快的反应——生成的氢气较快——偏向B，但后来由于水和盐酸都是“足量”的，所以根据反应式知：变化量相等，故最终会两端平衡。综合选A
专题：
1. 有关的反应图像：
（1）NH3·H2O滴入AlCl3溶液中　　
Al3++3NH3·H2O=↓+3NH4+　　　
（2）CO2通入NaAlO2溶液中
AlO2－+CO2+2H2O=↓+HCO3－
2AlO2－+CO2+3H2O=2↓+CO32－
（3） NaOH滴入AlCl3溶液中
Al3++3OH－=↓
+OH－=AlO2－+2H2O
（4）AlCl3滴入NaOH溶液中
Al3++4OH－=AlO2－+2H2O
3AlO2－+Al3++6H2O=4↓
（5）HCl滴入NaAlO2溶液中　　　　　　
AlO2－+H++H2O=↓
+3H+=Al3++3H2O 　
（6）NaAlO2溶液滴入HCl中 　　
AlO2－+4H+=Al3++2H2O
Al3++3AlO2－+6H2O=4↓
2. 例题分析：
[例5] 把x溶液（或气体）慢慢加入（或通入）到一定量的y溶液中，产生的沉淀量与加入x物质的量的关系如图所示，符合图中曲线的是（　 ）
A. x为CO2，y为　　　 B. x为NH3·H2O，y为AlCl3
C. x为NaOH，y为AlCl3　　　　 D. x为HCl，y为NaAlO2
解析：CO2通入溶液中可产生碳酸钙沉淀，继续通CO2沉淀溶解而生成溶液。氨水加入AlCl3溶液产生沉淀，但过量不溶，方程式为：
Al3++3NH3·H2O=↓+3NH4+　　
NaOH溶液滴加到AlCl3溶液中生成沉淀，继续加入沉淀溶解生成偏铝酸盐。
AlCl3+3NaOH=↓+3NaCl　 　+NaOH=NaAlO2+2H2O
盐酸加入到NaAlO2溶液中，先生成沉淀，继续加入沉淀溶解生成三价铝盐。
HCl+NaAlO2+H2O=↓+NaCl　　+3HCl=AlCl3+3H2O
从观察方程式的系数，定量角度分析，只有（D）答案符合题意。
[例6] 向50mL1mol/L的AlCl3溶液中加入0.2mol/L的NaOH溶液，生成沉淀1.56g，需NaOH溶液多少mL
解析：
（1）当NaOH不足时：
3NaOH——
3 　　　　78
x　　　　1.56　　
解得 x=0.06mol
∴ V（NaOH）==0.3L=300
（2）当NaOH过量时：
Al3+——3NaOH——
1mol　　3mol　　 　78g
0.05mol　y　　　　　x　　
解得　 x=3.9g 　y=0.15mol
————NaOH
78g　　 　　　1mol
（3.9－1.56）g　　 z　　　　　　
解得z=0.03mol
∴ n（NaOH）=0.15+0.03 =0.18（mol）　　
V（NaOH）= =0.9L=900mL
法二：
∵ n[]=4n（Al3+） – n（OH－）
n[]=1.56/78 = 0.02（mol）　　
∴ 0.02 = 4×0.05 －n（OH－）
n（OH－）=0.18mol　　
V（NaOH）=0.18/0.2=0.9L=900mL
[例7] 等体积的AlCl3和NaOH溶液混合后，沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等，则AlCl3和NaOH两种溶液的物质的量浓度之比为（ 　 ）
A. 1:3　　　 B. 2:3　　　 C. 1:4　　　 D. 2:7
解析：AlCl3和NaOH溶液混和有沉淀物生成，可能有两种情况：① NaOH不足量，② NaOH部分过量。假设溶液中含有2mol的AlCl3，如果为第一种情况生成沉淀的物质的量与未反应的AlCl3物质的量相等，所以耗NaOH 3mol。则答案为B。如果为第二种情况，则生成1mol的，1mol的AlO2－，共消耗NaOH为7mol。所以答案为D。故选答案B、D。
[例8] 现有4mol铝及足量盐酸和NaOH溶液。若使铝完全转化为，所需HCl和NaOH的物质的量之和最少应为（　 ）
A. 6mol　　　 B. 4mol　　　 C. 16mol　　　 D. 8mol
解析：将Al转化为Al(OH)3可有以下三种途径：
① 将4Al 4AlO2- 4
② 将4Al 4Al3+ 4
从上述分析可知③途径耗用酸、碱最少为6mol，所以选A。
[例9] 某无色透明的稀溶液能与铝作用放出氢气，试分析下列离子中：H+、Ba2+、Mg2+、OH－、SO32－、Cl－、CO32－、NO3－可能有哪些离子大量存在于此溶液中。
第一种情况，该溶液中可能有①________离子，还可能有②__________离子；第二种情况，该溶液中可能有③________离子，还可能有④________离子。
答案：① OH－　 ② Ba2+， Cl－， NO3－　 ③ H+　 ④Cl－， Mg2+， Ba2+。
解析：溶液与铝反应放出H2，该溶液可能为强酸性溶液，也可能为强碱性溶液。如果为强碱性溶液一定存在OH－，阳离子中只能有Ba2+而不能有Mg2+存在。
如果为酸性溶液必存在H+，而无SO32－，CO32－，由于与铝反应放出H2，所以溶液中无NO3－，在酸性溶液中NO3-具氧化性与铝反应不能生成H2。则在碱性溶液中存在OH-，Ba2+，Cl－，NO3－，在酸性溶液中存在H+，Cl－，Mg2+，Ba2+。
[例10] 铝土矿是含Al元素的矿物资源，其中主要成分是Al2O3，同时含有少量的Fe2O3和SiO2。工业上常以铝土矿为原料制取纯净的Al2O3，供电解炼铝。写出制纯Al2O3的过程及有关化学方程式。
解析：
本题相当于除去Al2O3中的Fe2O3和SiO2。根据Al2O3是两性氧化物、Fe2O3是碱性氧化物、SiO2是酸性氧化物的性质，利用常用试剂，可设计一种制取纯净Al2O3过程如下：
有关的化学方程式：
① Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
② NaAlO2+4HCl=AlCl3+NaCl+2H2O
Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl
NaOH+HCl=NaCl+H2O
③ AlCl3+3NH3·H2O=↓+3NH4Cl
HCl+NH3·H2O=NH4Cl+H2O
④ 2Al2O3+3H2O↑
注：上述①，②，③三步的试剂可依次改为：
盐酸，NaOH，CO2。有关离子方程式如下：
① Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
② Al3++4OH－=AlO2－+2H2O
Fe3++3OH-=
③ 2AlO2－+3H2O+CO2=2↓+CO32－或
AlO2－+2H2O+CO2=↓+HCO3－
[例11] 将Na，Al各2mol同时投入到同一足量水中，求反应后生成的气体在标准状况下的体积。
解析：反应原理：先是Na与水反应生成NaOH和H2，然后Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2（注意：在常规情况下，在无NaOH时Al与H2O不反应）。
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
2　　　　　2　　1
2　　　　　y　　x
x=1mol　 y=2mol
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2　　 2　　　　　　　　　 3
2　　 2　　　　　　　　　 z
z=3mol
产生H2共4mol，其体积为22.4×4=89.6（L）。
[例12] 准确称取6g铝土矿（含Al2O3，Fe2O3，SiO2）样品，放入盛有100mLH2SO4溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液，产生沉淀的量与所加NaOH溶液的体积的关系如图所示，试求：
① 硫酸溶液的物质的量浓度。
② 若b=2.3，则铝土矿中各成分的质量分数分别是多少？
③ a值的范围在_______之间，在这个范围内，a值越大，_______的含量越少。
④ b的取值范围在________之间。
解析：铝土矿与H2SO4反应的离子方程式为：
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
滤液中加NaOH溶液的反应方程式为：
Al3++3OH-=
Fe3++3OH-=
+OH－=AlO2－+2H2O
H++OH－=H2O
① 由以上离子方程式可知，产生沉淀最多时，消耗的OH-的物质的量等于原来H2SO4溶液中H+的物质的量，设原c（H2SO4）为xmol/L，则：
得
②分 析图可知原H2SO4过量，bmLNaOH溶液是中和过量H2SO4所用。沉淀量最大值ag为和混合物，此时共用NaOH溶液35mL。沉淀量最少时为，所以溶解时消耗的NaOH溶液的体积为45－35=10mL，由此可知沉淀Al3+需NaOH溶液30mL。
关系式　 Al2O3→2Al3+→2→2OH－
102　　　　　　　　　 2
x=85％（Al2O3质量分数）
沉淀Fe3+用NaOH溶液体积为35－30－2.3=2.7（mL）
2. 7×10×10－3=2.7×10－2（mol）
含Fe2O3的质量：4.5×10-3×160=0.72（g）
含SiO2∶6－5.1－0.72=0.18（g）
③ a的取值范围：
<1> 当无SiO2时，Fe2O3含量最多，为6－5.1=0.9（g）则为
故a最大值为：7.8+1.2=9
<2> 当无Fe2O3时，SiO2最多，此时沉淀量最小，故a=7.8g，所以a的取值范围为：（7.8～9）
④ b的取值范围：
沉淀Fe3+用碱为：35－30－b=5－b
分析：
<1> 若无Fe2O3时，5－b=0，b=5（最大）
<2> 若无SiO2时，Fe2O3最大，b值最小
此时含Fe2O3为6－5.1=0.9（g）
Fe2O3——2Fe3+——6OH－
即5－b=3.375，b=1.625
所以b值范围为（1.625～5）
【模拟试题】（答题时间：90分钟）
一. 选择题（本题包括5小题，每小题3分，共15分，每小题只一个选项符合题意。）
1. 下列关于金属元素特征的叙述正确的是（ ）
A. 金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性
B. 金属元素在化合物中一定显正价
C. 金属元素在不同化合物中的化合价均不同
D. 金属单质在常温下均是固体
2. 工业上制取镁粉，是将镁蒸气在某气体中冷却，下列可作冷却剂的是（ ）
A. CO2 B. 空气 C. N2 D. H2
3. 镁和铝都是较活泼金属，下列叙述正确的是（ ）
① 镁易溶于冷水，而铝难溶于冷水
② 镁溶于碱溶液，而铝难溶于碱溶液
③ 常温下镁难溶于浓硫酸，而铝易溶于浓硫酸
④ 镁易溶于氯化铵溶液，而铝难溶于氯化铵溶液
A. ①②　　　 B. ③　　　　 C. ④　　　 D. 全部
4. 在相同状况下将镁、铝、铁分别投入质量相等且足量的稀硫酸中，反应结束后，三种溶液的质量仍相等，则投入镁、铝、铁三种金属的质量关系正确的是（ ）
A. Mg > Al > Fe B. Al > Fe > Mg C. Al > Mg > Fe D. Fe > Mg > Al
5. 铝在人体内积累可使人慢性中毒，1989年世界卫生组织正式将铝定为“食品污染源之一”而加以控制。铝在下列使用场合须加以控制的是（ ）
① 糖果香烟内包装
② 电线电缆
③ 牙膏皮
④ 氢氧化铝胶囊（作内服药）
⑤ 用明矾净水
⑥ 用明矾和小苏打混合物作食品膨化剂
⑦ 制造炊具和餐具
⑧ 制防锈漆
A. ①③④⑤⑥⑦ B. ②③④⑤⑥ C. ②③⑤⑦⑧ D. 全部
二. 选择题（本题包括15小题，每小题3分，共45分，每小题有一个或两个选项符合题意。）
6. 向明矾溶液里滴加氢氧化钡溶液，当硫酸根离子恰好沉淀完全时，铝元素的存在形式是（ ）
A. 一部分为沉淀，一部分以Al3+存在于溶液中
B. 一部分为沉淀，一部分以AlO2-形式存在于溶液中
C. 全部为沉淀
D. 几乎全部以AlO2－形式存在于溶液中
7. 把X溶液逐滴滴入Y溶液中，与把Y溶液逐滴滴入X溶液中，所产生的现象不同的是（ ）
A B C D
X BaCl2 HCl NaOH FeCl3
Y H2SO4 NaAlO2 AlCl3 NaOH
8. 下列各组溶液，只用试管和胶头滴管，不用任何试剂就可以鉴别的是（ ）
A. 氢氧化钾和硫酸铝 B. 稀硫酸和碳酸氢钠
C. 氯化钙和碳酸钠 D. 氢氧化钡和硫酸氢钠
9. 取等物质的量的镁粉和铝粉混合，再将混合物均分为四份，分别加入足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是（ ）
A. 3mol/L的盐酸溶液 B. 4mol/L的硝酸溶液
C. 8mol/L的氢氧化钠溶液 D. 18.4mol/L的硫酸溶液
10. 现有100毫升3mol/L的NaOH溶液和100毫升1mol/L的氯化铝溶液：
（1）将NaOH溶液分多次加到氯化铝溶液中；
（2）将氯化铝溶液分多次加到NaOH溶液中、比较两种操作的结果是（ ）
A. 现象相同，沉淀量不等 B. 现象相同，沉淀量也相等
C. 现象不同，沉淀量相等 D. 现象不同，沉淀量不等
11. 下列各组金属混和物的质量相同，它们分别跟足量盐酸反应，在相同的条件下产生的氢气体积也相同，则其中锌的含量最多的是（ ）
A. 锌和铁 B. 锌和铝 C. 锌和镁 D. 锌和钠
12. 把镁、锌、铝三种金属的混和物与足量的稀硫酸充分反应，得标准况状下的氢气2.8升，则金属混和物中，三种金属的物质的量之和可能是（ ）
A. 0.10摩 B. 0.125摩 C. 0.15摩 D. 0.20摩
13. 将氢氧化钡溶液滴入含1摩/升的的明矾溶液中，当生成的沉淀的物质的量最多时，铝元素的主要存在形式为（ ）
A. Al3+和 B. C. AlO2－ D. AlO2－和
14. 实现Al3++3A1O2－+6H2O == 4，正确的做法是（ ）
A. 向铝盐溶液中不断加入纯碱溶液
B. 向铝盐溶液中不断加入小苏打溶液
C. 向烧碱溶液中不断滴入铝盐溶液
D. 向铝盐溶液中不断滴入烧碱溶液
15. 现有4摩尔铝及足量稀HCl和稀NaOH溶液，欲将铝全部转化为，所需HCl与NaOH的物质的量之和最少应是（ ）
A. 6摩尔 B. 4摩尔 C. 16摩尔 D. 8摩尔
16. 将m克钠和铝的混和物放入n克水中，待反应停止后，得到a克沉淀，则滤液中的溶质是（ ）
A. NaAlO2 B. NaAlO2和NaOH
C. D. NaOH
17. 向含有a摩AlCl3溶液中加入含有b摩KOH溶液，生成沉淀的物质的量可能（ ）
① a摩 ② b摩 ③ a/3摩 ④ b/3摩 ⑤ 0摩 ⑥（4a－b）摩
A. ①③④⑤⑥ B. ①②③④⑤
C. ①④⑤⑥ D. ①④⑤
18. 近年来，科学家正在探索利用铝粉作燃料的可能性，以期铝能成为一种石油的取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法，你认为哪项是错误的（ ）
A. 铝质轻，便于运输、贮存，且安全
B. 铝燃烧时放出的热量大，且燃烧后新产物对环境的污染容易得到有效的控制
C. 在地球上，铝矿资源丰富
D. 现代电冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础
19. 有10.2克镁和铝的混和粉末溶于4摩/升的盐酸500毫升中。若加入2摩/升的氢氧化钠溶液，要使产生的沉淀的质量最大，则需加入的氢氧化钠溶液的体积为（ ）
A. 100毫升 B. 500毫升 C. 1000毫升 D. 1500毫升
20. 往下列物质的溶液中通入CO2气体，有白色沉淀产生的是（ ）
A. MgCl2 B. C. CaCl2 D. NaAlO2
三. 填空题（共34分）
21.（6分）
（1）由Al3+制最好的方法是加 ，写出反应的离子方程式 。
（2）由AlO2－制最好的方法是通入 ，写出反应的离子方程式 。
22.（8分）用Mg、Al合金废料、稀硫酸、稀盐酸和NaOH溶液制取MgCl2溶液和溶液，限用四个化学方程式表示：
（1）
（2）
（3）
（4） 。
23.（8分）某无色透明溶液与铝反应放出氢气，该溶液中可能含有大量的；H+、K+、Mg2+、Cl－、OH－、NO3－、CO32－等离子，试推断：
第一种情况：一定有 离子，可能有 离子。
第二种情况：一定有 离子，可能有 离子。
24.（4分）今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，实验室制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：
① 2Al+3H2SO4=+3H2↑
+6NaOH=2↓+3Na2SO4
② 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2NaAlO2+ H2SO4+2H2O=2↓+ Na2SO4
（1）请问上述哪一种方法比较节约试剂？ 。
（2）原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法（以方程式表示，并说明可节约试剂的根据） 。
25.（8分）在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化
请填写以下空白：
（1）孔雀石的主要成份是CuCO3·（碱式碳酸铜）受热易分解。上图中的F是
（2）写出明矾溶液与过量的NaOH溶液反应的离子方程式
（3）图中所得G和D都为固体混合后在高温下可发生反应写出该反应化学方程式
（4）每生成1mol D同时生成 mol E。
四. 计算题（6分）
26. 在V升b摩/升的AlCl3溶液中加入V升a摩/升的氢氧化钠溶液当a，b数值关系不同时，生成的沉淀质量不同，请填表
的取值范围 生成沉淀的质量（g）
试题答案
一、二选择题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D C C A D BC A A C
题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
答案 B A B C A A A D C D
三、填空题
21.
（1）氨水；Al3++3NH3·H2O=Al（OH）3↓+3NH4+
（2）CO2；CO2+AlO2－+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3－。
22.
（1）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
（2）Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
（3）2NaAlO2+H2SO4+2H2O=Na2SO4+2Al（OH）3↓
（4）2Al（OH）3+3 H2SO4=Al2（SO4）3+6H2O
23. H+、Cl－；K+、Mg2+；OH-、K+；Cl－、NO3－、CO32－。
24.（1）②（2）2Al+3 H2SO4= Al2（SO4）3+3H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
Al2（SO4）3+6 NaAlO2+12 H2O= 3Na2SO4+8Al（OH）3↓
25.（1）CO2 （2）Al3++4 OH－= AlO2－+2H2O
（3）2Al+3CuO====Al2O3+3Cu
（4）3/4
四. 计算题
26.
的取值范围 生成沉淀的质量（g）
26Va
78V（4b－a）
无沉淀
高温

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