金属钠.镁.铝及其化合物
考点1、 钠及其化合物的性质
一 钠的性质
1、钠的物理性质:钠是银白色金属,密度小(0.97g/cm3),熔点低(97℃),硬度小,质软,可用刀切割。钠通常保存在煤油中。是电和热的良导体。 2、钠的化学性质:从原子结构可知钠是活泼的金属单质。
①钠与非金属单质反应:常温:4Na + O2 错误!未找到引用源。 2Na2O,加热:2Na + O2
△
Na2O2;
②钠与水反应:2Na + 2H2O 错误!未找到引用源。 2NaOH + H2↑;实验现象:钠浮在水面上,熔成小球,
在水面上游动,有哧哧的声音,最后消失,在反应后的溶液中滴加酚酞,溶液变红。
注意:钠在空气中的变化:银白色的钠氢氧化钠)
潮解
变暗(生成了氧化钠)
变白(生成
变成白色固体(生成碳酸钠)。
③钠与酸反应:如2Na + 2HCl 错误!未找到引用源。 2NaCl + H2↑,Na放入稀盐酸中,
是先与酸反应,酸不足再与水反应。因此Na放入到酸溶液中Na是不可能过量的。同时Na与H2的物质的量比始终是2:1。
④钠与盐的溶液反应:钠不能置换出溶液中的金属,钠是直接与水反应。反应后的碱再与溶液中的其他物质反应。如钠投入到硫酸铜溶液:2Na + CuSO4 + 2H2O 错误!未找到引
用源。 Cu(OH)2 ↓+ Na2SO4 + H2 ↑。
⑤钠与氢气的反应:2Na + H2 错误!未找到引用源。 2NaH。NaH + H2O 错误!未找到引用源。 NaOH + H2 ↑;NaH是强的还原剂。 3、工业制钠:电解熔融的NaCl,2NaCl(熔融)
通电
2Na + Cl2↑。
二 钠的化合物及其性质 1、氧化钠和过氧化钠
(1)Na2O:白色固体,是碱性氧化物,具有碱性氧化物的通性:Na2O + H2O 错误!未找到引用源。 2NaOH,
Na2O + CO2 错误!未找到引用源。 Na2CO3,Na2O + 2HCl 错误!未找到引用源。 2NaCl
+ H2O .另外:加热时,2Na2O + O2 错误!未找到引用源。 2Na2O2. (2) Na2O2:淡黄色固体是复杂氧化物,易与水、二氧化碳反应放出氧气。
2Na2O2 + 2H2O 错误!未找到引用源。 4NaOH + O2 ↑,2Na2O2 + 2CO2 错误!未找到引用源。 2Na2CO3 + O2 ↑(作供氧剂)。
因此Na2O2常做生氧剂,同时,Na2O2还具有强氧化性,有漂白作用。
如实验:Na2O2和水反应后的溶液中滴加酚酞,变红后又褪色,实验研究表明是有:Na2O2 + H2O 错误!未找到引用源。 2NaOH + H2O2,2H2O2 错误!未找到引用源。 2H2O + O2 反应发生。H2O2也具有漂白作用。当然过氧化钠也可以直接漂白的。 2.碳酸氢钠受热分解
3.碳酸钠和碳酸氢钠与酸的反应:碳酸氢钠的反应剧烈得多,碳酸氢钠放出的气体也比碳酸钠多.
4.焰色反应
做焰色反应实验时,要把蘸有金属化合物溶液的铂丝放在灯焰外焰上灼烧,使形成的火
焰较长,焰色反应现象比较明显.每做一次实验,都要把铂丝重新用稀盐酸和蒸馏水反复洗净,再在火焰上灼烧至无色,才可继续做实验. 三.知识网络
例1. 9.2 g金属钠投入到足量的重水中,则产生的气体中含有( )
A.0.2 mol中子 B.0.4 mol电子 C.0.2 mol质子 D.0.4 mol分子
例2 2.1g CO和H2组成混合气体与足量的O2充分反应后,立即通入足量的Na2O2固体中,固体质量增加( )
A、2.1g B、3.6 g C、7.2 g D、不可确定
变式训练 1. 在一定条件下,使CO和O2的混合气体26 g充分反应,所得混合物在常温下
跟足量的Na2O2固体反应,结果固体增重14 g,则原混合气体中O2和CO的质量比可能是(双选)( )
A.4∶9 B.1∶1 C.7∶6 D.6∶7 例3 某干燥粉末可能由Na2O、Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、NaCl中的一种或几种组成。将该粉末与足量的盐酸反应,有气体X逸出,X通过足量的NaOH溶液后体积缩小(同温、同压下测定)。若将原来混合粉末在空气中用酒精灯加热,也有气体放出,且剩余固体的质量大于原混合粉末的质量,下列判断正确的是(双选)( )
A、粉末中一定有Na2O,粉末中一定不含有Na2CO3和NaCl Na2O2,NaHCO3 B、C、粉末中一定不含有Na2O和NaCl D、无法肯定粉末里是否含有
Na2CO3和NaCl
例4. 检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度,现将w1g样品加热,其质量变为w2g,
则该样品的纯度(质量分数)是( ) A.
84w253w184(w1w2)73w242w1
B. C.
31w131w131w1
D.
115w284w1
31w1
变式训练2.下列实验方案中,不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是
( )
A.取a克混合物充分加热,减重b克
B.取a克混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b克固体 C.取a克混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体用碱石灰吸收,增重b克
D.取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b克固体
考点2 镁铝及其化合物性质
1.金属的晶体结构:
金属具有一些共同性质,是由它们的原子结构和晶体结构的相似性决定的。金属晶体中的“金属离子和自由电子之间存在着较强的电性作用”有相对强弱之分。一般来说,价电子数越多,原子半径越小,“作用”愈强,其熔沸点相对较高,密度、硬度也相对较大。
例如:同一主族金属元素的原子,价电子数目相同,从上到下随原子序数的递增,电子层数增多,原子半径增大,金属晶体中金属阳离子与自由电子的作用逐渐减弱,因此,它们的熔点逐渐降低,硬度逐渐减小。如:碱金属熔点钠比钾高,硬度钠比钾大。
同一周期金属元素的原子的电子层数相同,从左到右随原子序数的递增,价电子数增多,原子半径减小,金属晶体中金属阳离子与自由电子的作用逐渐增强。因此它们的熔点逐渐升高,硬度逐渐增大。如:按钠、镁、铝的顺序熔点依次升高,硬度逐渐增大。
1.铝是一种较活泼的金属,它并不能直接
与碱反应,而是先与水反应,2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑„①
生成的Al(OH)3是典型的两性氢氧化物,它溶于强碱 Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O„„②
将两反应按①+②×2合并,即得总反应方程式:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 所以在上述反应中铝是还原剂,而氧化剂是H2O,不是NaOH。 2.铝热剂、铝热反应
某些金属氧化物粉末,与铝粉混合后在较高温度下剧烈反应生成Al2O3
和其它金属并放出大量的热的反应,叫铝热反应。
能作铝热剂的不只是Fe2O3,还可以是V2O5、Cr2O3、MnO2等与Al粉形成铝热剂,铝热反应较多的应用于生产上,如:焊接钢轨,熔炼难熔金属V、Cr等。
3.镁、铝在自然界中均以化合态存在,铝是地壳里存在最多的金属元素。工业上用电解熔融的MgCl2制取Mg,用电解熔融的Al2O3制取Al。
☆.
两性物质指即能与酸反应,又能与碱作用生成盐和水的化合物,如Al2O3、ZnO、Zn(OH)2、Al(OH)3、氨基酸、蛋白质等。
物质的两性,如强碱弱酸盐(NaHCO3、KHS、Na2HPO4等)弱酸弱碱盐(CH3COONH4、NH4HS)等,既能与强酸反应,又能与强碱作用,但只能说这种物质的性质有两性,不能将它们称为两性物质,因为这些化合物不是由本身直接电离出的H+和OH-参加反应,并且生成物不全是盐和水。
Al(OH)3具有两性,是两性物质,可用电离平衡移动的原理来解释:Al(OH)3的电离方程式可表示如下:AlO2-+H++H2O≒Al(OH)3≒Al3++3OH-
+
其电离程度相当微弱,只有加入强酸(或强碱)时,大量的H(或OH-)才能破坏Al(OH)3
的电离平衡,使平衡向右(或左)移动,生成铝盐(或偏铝酸盐),所以Al(OH)3即具有碱性,又具有酸性。当加入弱酸或弱碱时,因H+(或OH-)浓度太小,不能使上述平衡移动,因此Al(OH)3只溶于强酸或强碱,而不溶于弱酸或弱碱(如碳酸、氨水)。
Al3+只能在酸性溶液中大量存在,如AlCl3、Al2(SO4)3溶液均是酸性溶液;铝元素在碱性溶液中能以AlO2-离子大量存在,而AlO2-与Al3+不能大量共存,其离子方程式是:Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓。
6.试剂的滴加顺序不同产生的现象不同 (1)NaOH和AlCl3
向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先出现白色沉淀后消失: Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓ Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,开始无现象后出现白色沉淀: Al3++4OH-= AlO2-+2H2O Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓ (2)NaAlO2和盐酸
向NaAlO2溶液中滴加盐酸,先出现白色沉淀后消失:
NaAlO2+HCl+H2O= Al(OH)3↓+NaCl Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O 向盐酸中滴加NaAlO2溶液,开始无现象后出现白色沉淀:
4HCl+NaAlO2= NaCl+AlCl3+2H2O AlCl3+3NaAlO2+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl
例5下列各组离子在溶液中可以大量共存,且加入氨水后也不产生沉淀的是 ( )
A.Na+ Ba2+ Cl- SO42- B.K+ AlO2- NO3- OH- C.H+ NH4+ Al3+ SO42- D.H+ Cl- CH3COO- NO3-
例6.下列离子方程式正确的是(双选) ( )
A.稀硫酸与氢氧化钡溶液反应 H++SO42-+Ba2++OH-=BaSO4↓+H2O B.硫酸铝溶液中滴入氨水 Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓
C.碳酸氢镁溶液中加入氢氧化钠溶液 Mg2++2HCO3-+4OH-=Mg(OH)2↓+CO32-+2H2O
D.硝酸铝溶液中滴加少量的氢氧化钠溶液 Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓ 例7.镁是一种很活泼的金属,常用作脱硫剂、脱氧剂。在电子工业中利用镁制取硅的反应为:
2Mg+SiO22MgO+Si
同时有副反应发生:2Mg+SiMg2
Si
Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)。体。
SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气
(1)图(甲)是进行Mg与SiO2反应的实验装置。
Ⅰ.由于O2的存在对该实验有较大影响,实验中应通入X气体作为保护气。X气体应选用①CO2、②N2、③H2中的 。
Ⅱ.实验开始时,必须先通入X的气体,再接通电源加热反应物,其理由是 ;当反应引发后,切断电源,反应能继续进行,其原因是 。
Ⅲ.反应结束时,待冷却至常温后,关闭K,从分液漏斗处加入稀盐酸,可观察到导管口a处有闪亮的火星。据此现象可推知
在空气中能自燃。
(2)图(乙)所示装置进行的实验如下:先关闭K,使A中反应进行;加热玻璃管C,可观察到C管中发出耀眼白光,产生白烟,管壁上附着有淡黄色物质。实验完成后,将C
管中固体全部加入盐酸中,有臭鸡蛋气味的气体生成。
Ⅰ.C中的Mg应放在不锈钢垫片上而不能直接接触管壁,这是因为 。
Ⅱ.停止实验时,先打开K,再停止滴加浓硫酸并熄灭酒精灯。橡胶气胆B在实验中的作用是 。
Ⅲ.C中全部反应产物有 、 、 。(填化学式)
例8、有铝粉和四氧化三铁组成的铝热剂,在隔绝空气的条件下灼烧,使之充分反应。将所得混合物研细并分成两等份,分别投入过量的烧碱溶液和盐酸中。充分反应后,前者消耗m mol NaOH,放出气体0.336 L;后者消耗n mol HCl,放出气体V L。若将等质量的这种铝热剂中的铝粉与足量的稀硫酸作用,可得3.36 L气体(气体体积均在标准状况下测定。)
求:
(1)该铝热剂的质量分数。 (2)m、n、V的值。