考點36鎂和鋁
1．復習重點
1．鎂和鋁單質的化學性質；
2。鎂和鋁的重要化合物的化學性質。
3．重點是Al2O3、Al(OH)3的兩性。
2．難點聚焦
一、金屬的通性
項目
內容
周期表中的分布
位于從硼到砹的左下方，在已知的109種元素中有87種是金屬元素
原子結構的特征（最外層電子）
最外層電子數一般少于4個（ⅣA～ⅥA的某些金屬元素有4～5個，但核外電子層數較多，原子半徑較大）
組成微粒
及通常狀態
金屬離子和自由電子
通常情況下都是金屬晶體，只有汞在常溫下呈液態
分類
冶金工業
黑色金屬：鐵、鉻、錳
有色金屬：除鐵、鉻、錳以外的金屬
密度
輕金屬：密度小于4.5g/cm3
重金屬：密度大于4.5g/cm3
從與人的接觸分
常見金屬：如鐵、銅、鋁等
稀有金屬：如鋯、鉿、鈮等
物理性質（通性）
有金屬光澤、不透明，熱和電的良導體，有良好的延性和展性
1．金屬的晶體結構：
金屬具有一些共同性質，是由它們的原子結構和晶體結構的相似性決定的。金屬的價電子較少，容易失去價電子變成金屬離子，這些釋出的價電子，不在屬于那個或那幾個指定的金屬離子，而是整體金屬的“集體財富”。它們在整個晶體內自由移動，人稱“自由電子”。有人描述金屬晶體內的實際情況是“金屬離子沉浸在自由電子的海洋中”。換言之，是金屬離子和自由電子之間存在著較強的電性作用，使許多金屬離子和自由電子相互結合在一起形成晶體。
但是金屬晶體中的“金屬離子和自由電子之間存在著較強的電性作用”有相對強弱之分。一般來說，價電子數越多，原子半徑越小，“作用”愈強，其熔沸點相對較高，密度、硬度也相對較大。
例如：同一主族金屬元素的原子，價電子數目相同，從上到下隨原子序數的遞增，電子層數增多，原子半徑增大，金屬晶體中金屬陽離子與自由電子的作用逐漸減弱，因此，它們的熔點逐漸降低，硬度逐漸減小。如：堿金屬熔點鈉比鉀高，硬度鈉比鉀大。
同一周期金屬元素的原子的電子層數相同，從左到右隨原子序數的遞增，價電子數增多，原子半徑減小，金屬晶體中金屬陽離子與自由電子的作用逐漸增強。因此它們的熔點逐漸升高，硬度逐漸增大。如：按鈉、鎂、鋁的順序熔點依次升高，硬度逐漸增大。
2.金屬的物理特性及解釋
（1）金屬都是電的良導體，通常情況下，自由電子在金屬晶體內部的自由電子在金屬內部作無規則的熱運動，當金屬的兩端存在電勢差的時候，在電場力的作用下，這些自由電子便作定向的移動，酷似人的定向移動就形成“人流”一樣，電子的定向移動也便成了電流。
（2）在金屬晶體內，自由電子運動時與金屬離子相碰撞，引起兩者的能量交換，致使整塊金屬達到了同樣的溫度，這是金屬導熱的原因。
大多數金屬有良好的導電性和導熱性，是由于這兩種性質都與自由電子有關，所以善于導電的金屬也善于導熱。常見的幾種金屬的導電、導熱能力由大到小的順序為：
Ag、Cu、Au、Al、Zn、Pt、Sn、Fe、Pb、Hg。
（3）金屬受外力作用晶體中各層之間發生相對滑動，但金屬離子與自由電子間的較強的相互作用仍然存在，也就金屬雖發生變形而不致破碎。
金屬的延性，是指金屬可以抽成絲。例如：最細的白金絲直徑不過1/5000mm；金屬又有展性，指的是可以壓成薄片，最薄的金箔，只有1/10000mm厚。延展性最好的金屬是金。但也有少數金屬，如銻、鉍、錳等，性質較脆，沒有延展性。
3.金屬晶體與其它常見晶體的比較
晶體類型
離子晶體
原子晶體
分子晶體
金屬晶體
實例
NaCl晶體
金剛石
干冰
鎂
構成晶體的微粒
陰、陽離子
原子
分子
金屬離子、自由電子
微粒間的相互作用
離子鍵
共價鍵
范得華力
金屬鍵
物理性質
硬度
較大
很大
很小
較小
熔沸點
較高
很高
低、很低
多數較高
導電性
晶體不導電（熔化時或水溶液中導電）
一般為非導體
非導體（有的水溶液能導電）
良導體
4.為什么整塊金屬會具有金屬光澤而金屬粉末常呈暗灰色或黑色？
由于金屬原子以最緊密狀態堆積排列，內部存在自由電子，所以當光線投射到它的表面時，自由電子可以吸收所有頻率的光，然后很快放出各種頻率的光，這就使絕大多數金屬呈現鋼灰色以至銀白色光澤。而金顯黃色，銅顯赤紅色，鉍為淡紅色，銫為淡黃色，鉛為灰藍色，是由于它們較易吸收某些頻率的光。
在粉末狀態時，金屬的晶面取向雜亂，晶格排列的不規則，吸收可見光后輻射不出去，所以為黑色。
二、鎂和鋁的性質
1.60×10－
1.43×10－
化合價
+2
+3
晶體結構
金屬晶體
金屬晶體
單質
物理
性質
鎂和鋁都是密度較小、熔點較低、硬度較小的銀白色金屬，但鎂和鋁相比較，鋁的硬度比鎂的稍大，熔點和沸點都是鋁比鎂的高
活潑性
較活潑：Mg－2e=Mg2+
較活潑：Al－3e=Al3+
抗腐
蝕性
在空氣中都能跟氧氣反應，表面覆蓋一層致密而堅硬的氧化物薄膜，都具有搞腐蝕性能
與O2反應
點燃
2Mg+O2 = 2MgO
△
4Al+3O2 = 2Al2O3
與酸
反應
Mg+2H+=Mg2++H2↑
2Al+6H+=Al3++3H2↑
與堿
反應
不反應
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
與氧化物反應
點燃
2Mg+CO2 = 2MgO+C
△
2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe
結論
鎂、鋁均為較活潑的金屬，但鎂的金屬性強于鋁
解釋
核電荷數鎂小于鋁，而原子半徑鎂大于鋁，故核對最外層的電子引力鎂小于鋁，即Al比Mg難失電子，金屬性弱于Mg
主要
用途
鎂合金汽車、飛機制造、照明彈等
鋁合金汽車、船舶、飛機制造、防銹油漆、導線、電纜等
1．我們要善于從鎂和鋁的原子結構、晶體結構的相同和相似的一面認識它們性質的相似性；從結構上不同的一面提示和把握它的性質上相異性以及遞變。
鎂和鋁都是較活潑的金屬。在一定條件下，它們都可以和水反應，置換出水中的氫。鎂跟冷水便緩慢地反應，加熱時反應更為顯著。鋁和沸水也能微弱的反應，但現象不明顯。這一方面是因為鎂的金屬活動性較鋁相對較強，另一個不可忽視的原因是它們的氫氧化物雖然都難溶于水，但Mg(OH)2較Al(OH)3的溶解性相對較大，所以與水反應時生成的Mg(OH)2在鎂條表面的覆蓋要小，尤其是在加熱的條件下（加熱時水中的氫離子濃度也相對較大）。但在像在NaOH溶液的強堿性條件下，情況就不一樣了。在強堿溶液中，Mg(OH)2的溶解度大為減小，水中的氫離子濃度也減小了，事實證明，鎂和強堿溶液不反應，而鋁則不然，由于Al(OH)3是典型的兩性氫氧化物，它可溶于強堿溶液。即：
Al(OH)3+
由上分析可知：鋁是一種較活潑的金屬，它并不能直接與堿反應，而是先與水反應，2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑……①
生成的Al(OH)3是典型的兩性氫氧化物，它溶于強堿
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O……②
將兩反應按①+②×2合并，即得總反應方程式：
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
所以在上述反應中鋁是還原劑，而氧化劑是H2O，不是NaOH。
2.鋁熱劑、鋁熱反應
某些金屬氧化物粉末，與鋁粉混合后在較高溫度下劇烈反應生成Al2O3和其它金屬并放出大量的熱的反應，叫鋁熱反應。
能作鋁熱劑的不只是Fe2O3,還可以是V2O5、Cr2O3、MnO2等與Al粉形成鋁熱劑，鋁熱反應較多的應用于生產上，如：焊接鋼軌，熔煉難熔金屬V、Cr等。
3.鎂、鋁在自然界中均以化合態存在，鋁是地殼里存在最多的金屬元素。工業上用電解熔融的MgCl2制取Mg,用電解熔融的Al2O3制取Al。
三、鎂和鋁的重要化合物
1.鎂及其化合物轉化關系
2.鋁及其化合物轉化關系
3.MgO與Al2O3的比較
MgO
Al2O3
物理
性質
均為白色粉末，不溶于水，
熔點高（MgO>Al2O3），是優良的耐火材料
化
學
性
質
與熱水反應
MgO+H2O=Mg(OH)2
與水不反應
堿性氧化物
MgO+2H+=Mg2++H2O
兩性氧化物
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
4.Mg(OH)2與Al(OH)3的比較
Mg(OH)2
Al(OH)3
物理
性質
均為白色固體，不溶于水
化
學
性
質
不穩定性
Mg(OH)2=MgO+ H2O
不穩定性
2Al(OH)3=Al2O3+3H2O
堿性
Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O
兩性Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
Al(OH)3+
制
備
Mg2++2OH-= Mg(OH)2↓
Mg2++2NH3?H2O =Mg(OH)2↓+2NH4+
Al3++3NH3?H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
不用強堿
AlO2-+CO2+2H2O= Al(OH)3↓+HCO3-
不用強酸
1．在學習過程中一定要注意以下幾點：
（1）注重理論知識的指導作用，培養思維能力.如學習鎂、鋁性質時，可用元素周期表及周期律的理論為指導；在學習Al(OH)3兩性時，可運用電離理論和化學平衡理論進行分析.這樣不僅可以鞏固所學的理論知識，還可以培養自己分析問題解決問題的能力.
（2）溫故知新，培養自己歸納總結的能力.如鋁的一些性質在初三和高一曾學習過.要在復習有關知識的基礎上學完本節后學會總結、歸納的方法，使所學的知識系統化、網絡化.
（3）充分發揮主體作用，培養自學能力.如金屬的通性、合金等內容通過自學，不僅可以獲得知識，更重要的是學會讀書的方法，培養自學能力.
（4）掌握圖像題的解題技巧，如Al(OH)3兩性的計算.
2.兩性物質與物質的兩性
兩性物質指即能與酸反應，又能與堿作用生成鹽和水的化合物，如Al2O3、ZnO、Zn（OH）2、Al(OH)3、氨基酸、蛋白質等。
物質的兩性，如強堿弱酸鹽（NaHCO3、KHS、Na2HPO4等）弱酸弱堿鹽（CH3COONH4、NH4HS）等，既能與強酸反應，又能與強堿作用，但只能說這種物質的性質有兩性，不能將它們稱為兩性物質，因為這些化合物不是由本身直接電離出的H+和OH-參加反應，并且生成物不全是鹽和水。
Al既能與酸作用，又能與強堿溶液反應，但不屬于兩性物質，也不能說它具有兩性，因為Al與強堿溶液反應的本質是：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑，Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，兩式相加為：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，由以上反應可知：Al不直接與NaOH溶液反應，Al仍然為金屬元素。
Al(OH)3具有兩性，是兩性物質，可用電離平衡移動的原理來解釋：Al(OH)3的電離方程式可表示如下：
AlO2-+H++H2OㄐAl(OH)3ㄐAl3++3OH-
其電離程度相當微弱，只有加入強酸（或強堿）時，大量的H+（或OH-）才能破壞Al(OH)3的電離平衡，使平衡向右（或左）移動，生成鋁鹽（或偏鋁酸鹽），所以Al(OH)3即具有堿性，又具有酸性。當加入弱酸或弱堿時，因H+（或OH-）濃度太小，不能使上述平衡移動，因此Al(OH)3只溶于強酸或強堿，而不溶于弱酸或弱堿（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；鋁元素在堿性溶液中能以AlO2-離子大量存在，所以AlO2-與OH-、Al3+與H+ 不能大量共存，AlO2-與Al3+也不能大量共存，其離子方程式是：Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓。
3．試劑的滴加順序不同產生的現象不同
（1）NaOH和AlCl3
向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先出現白色沉淀后消失：
Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓ Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，開始無現象后出現白色沉淀：
Al3++4OH-= AlO2-+2H2O Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓
（2）NaAlO2和鹽酸
向NaAlO2溶液中滴加鹽酸，先出現白色沉淀后消失：
NaAlO2+HCl+H2O= Al(OH)3↓+NaCl Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
向鹽酸中滴加NaAlO2溶液，開始無現象后出現白色沉淀：
4HCl+NaAlO2= NaCl+AlCl3+2H2O AlCl3+3NaAlO2+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl
(3)Na2CO3和鹽酸
向Na2CO3溶液中滴加鹽酸，開始無現象，后產生氣泡
Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
向鹽酸中滴加Na2CO3溶液，立即產生氣泡
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
四、合金與復鹽
1．合金的組成成份，可以是不同的金屬，也可以是金屬和非金屬，不要望文生義，把合金理解為只是金屬與金屬的熔合，從而使合金的外延變窄。一般來說，合金的硬度一般比它的各成份金屬的大，如硬鋁（含少量的Cu、Mg、Mn、Si等）；合金的熔點比它的各成份金屬的熔點都低，如K～Na合金可以作原子反應堆的導熱劑；又如做保險絲材料的“伍德合金”，是錫、鉍、鎘、鉛按1：4：1：2質量比組成的合金，熔點僅為
合金可以分為三種類型：
（1）金屬固熔體：這是一種金屬均勻地分布在另一種金屬內形成的復合體，是固態溶液。如黃銅（67％Cu、33%Zn），銀與金的合金都是金屬固溶體。
（2）金屬互化物：金屬與金屬之間形成的化合物。其組成有的是固定不變的，如銅化鋅（ZnCu）、碳化鐵（Fe3C）等，有的是可變的，如銅錫合金就有Cu5Sn、Cu31Sn8、Cu3Sn等多種不同組成。金屬互化物不能用通常的化合價來解釋。
（3）機械混合物：其晶體由兩種或兩種以上的晶體結構混合而成的，每一小晶體中只有一種金屬。同前兩類合金不同，機械混合物的組成是非均一的。鋼、生鐵、青銅等屬于這一類合金。
從以上介紹可以看出籠統的說合金是混合物還是化合物都是不合適的。
2.復鹽可以看作是兩種簡單的鹽復合而成的，但復鹽屬于純凈物，復鹽與普通正鹽或酸式鹽的區別在于復鹽電離時，可以電離出兩種不同的金屬離子（或一種是銨根離子）。
例如：KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42- (兩種金屬離子)
明礬〖KAl(SO4)2?12H2O〗、光鹵石〖KCl?MgCl2?6H2O〗等均為復鹽。
絡鹽：指含有絡離子的鹽類，象Na3AlF6，[Ag(NH3)2]OH等，絡鹽中絡離子在溶液中十分穩定，很難電離。如：Na3AlF6=3Na++AlF6-,這是絡鹽與復鹽的明顯區別。
3.明礬是一種凈水劑，明礬溶于水后Al3+能與水反應：
Al3++3H2OㄐAl(OH)3+3H+
有膠狀Al(OH)3沉淀生成，可以吸附水中懸浮的雜質，而不能除去溶解在水中的物質。
礬是一價金屬（M+）或銨根離子（NH4+）和三價金屬（M3+）硫酸鹽的含水復鹽的總稱。它的種類很多，其通式為（M2SO4?M2(SO4)3?24H2O）,例如：明礬K2SO4?Al2(SO4)3?24H2O,鐵銨礬（NH4）2SO4?Fe2(SO4)3?24H2O等。習慣上把某些含有結晶水的硫酸鹽也稱為礬，如膽礬（CuSO4?5H2O），綠礬（FeSO4?7H2O）等，它們不屬于真正的礬，完全是人們的習慣稱呼。
3．例題精講
例1 下列敘述中，正確的是：
A：某物質中只含有一種元素，該物質一定是純凈物。
B：某晶體中含有陽離子，則必定含有陰離子。
C：金屬晶體的自由電子屬整個晶體所共有。
D:金屬晶體發生形變時其內部金屬離子與自由電子的相互作用消失了。
解析：由同素異形體（如金剛石、石墨）組成的混合物中只含有一種元素，故A的敘述是錯誤的；在金屬晶體中含有金屬陽離子卻不含有陰離子，故B的敘述是錯誤的；金屬雖發生形變，只是“各層之間發生了相對的滑動”，但不致斷裂，就是因為“金屬離子和自由電子之間較強的相互作用仍然存在”，故B的敘述也同樣是錯誤的，所以只有C項是正確的，應選C。
例2 下列金屬晶體中，金屬離子和自由電子的相互作用最弱的是：
A:鈉 B:鉀 C:鎂 D:鋁
解析：鈉、鎂、鋁屬于同一周期，在同一周期中，從左到右，“作用”增強，故鈉、鎂、鋁中，“鈉”最弱；在同一主族中，從上到下，“作用”減弱，鈉和鉀同屬堿金屬元素，鉀在鈉的下方，“作用”不如鈉，故選B。
例3.下列各組物質中，按熔點由低到高排列正確的是 （ ）
A.O2、I2、Hg B.CO2、KCl、SiO2
C.Na、K、Rb D.SiC、NaCl、SO2
解析：本題主要考查離子晶體、原子晶體、分子晶體、金屬晶體四類典型晶體熔點的關系。一般的分子晶體的熔點低于金屬晶體與離子晶體，這兩種晶體的熔點又低于原子晶體。同一類型晶體間，其微粒之間的作用力越強，熔點越高。A組中O2、I2、Hg常溫下分別是氣體、固體和液體，所以熔點應為O2<Hg<I2，A不符合題意。B中CO2、KCl、SiO2分別屬于分子晶體、離子晶體和原子晶體，它們的熔點由低到高的順序為：CO2<KCl<SiO2，符合題意要求。C中的晶體都是金屬晶體，結合堿金屬的知識，熔點應為Na>K>Rb，C不符合題意。D中SiC、NaCl、SO2分別屬于原子晶體、離子晶體和分子晶體，它們的熔點為SiC>NaCl>SO2。
故選B。
例4 將相同質量的鎂條分別在①氧氣中②空氣中③氮氣中④二氧化碳中完全燃燒，燃燒后所得固體產物的質量由小到大的順序是 （ ）
A.②①③④ B.④①②③
C.③②①④ D.③①②④
[思路]: 本題考查Mg在O2、N2、CO2中燃燒的反應以及定量分析問題的能力,只要能利用質量守恒定律,逐一分析其質量關系,即可解題。
[解析]：
Mg在氧氣中：2Mg+O2 = 2MgO
Mg在氮氣中：2Mg+O2 = 2MgO（主） 3Mg+N2 = Mg3N2（微量）
Mg在二氧化碳中：2Mg+CO2 = 2MgO+C
依元素守恒法，1mol Mg燃燒生成1mol MgO，質量增加16g；1mol Mg燃燒生成1/3mol Mg3N2，質量增加28/3g；1molMg在二氧化碳中燃燒，固體產物分別為1/2mol在C和1mol的MgO，質量增加6g+16g=22g。因此，相同質量的鎂粉若分別在上述氣體中燃燒，所得固體產物的質量的大小關系是在二氧化碳中燃燒最大，應選C。
[注意]：Mg在二氧化碳中燃燒時，不存在2Mg+CO2 = 2MgO+C的反應，這是因為在空氣中的主要成分是N2和O2，只含微量的CO2，O2的氧化性遠強于CO2，所以存在過量O2的條件下，不可能發生與CO2的反應（即使假定發生了此反應，生成的C也會繼續與O2反應生成CO2，最終結果也相當于沒反應）。
例5、如何用化學方法除去下列物質中的雜質，寫出有關的化學方程式：
（1）鋁中含少量的鎂 （2）鎂中含少量的鋁
[思路]：提純物質主要應考慮：①利用被提純物質與雜質的不同化學性質，②所加試劑最好只與雜質作用，不改變被提純的物質，③不要引入新雜質，④反應較快，操作方便，被提純物質易于分離出來。
[解析]本題所給物質為金屬混合物，主要從金屬活潑性來考慮。（1）中的鎂比鋁活潑，可利用金屬與鹽的轉換反應除雜。（2）中的鋁能與強堿溶液反應，鎂不能，可選用強堿溶液作試劑。
答案：（1）將混合物加入足量的氯化鋁溶液中，充分反應后過濾。
3Mg+2AlCl3=3MgCl2+3Al
(2) 將混合物加入足量的氫氧化鈉溶液中，充分反應后過濾。
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
例6.若鎂粉著火，請注意不要用泡沫滅火器滅火，也不要用干粉滅火器滅火。簡述理由（提示：泡沫滅火器產生CO2和H2O等，干粉滅火器中含NaHCO3）。
[思路]：本題應從Mg活潑的化學性質入手。
[解析]:在泡沫滅火器噴射出CO2和H2O的混合物時，Mg可與CO2和H2O反應，會促進燃燒，事與愿違。
2Mg+CO2 = 2MgO+C Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ 2H2+O2=2H2O
干粉滅火器中：2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O,Mg仍在CO2中燃燒，所以不能使用。
例7：等物質的量的鈉、鎂、鋁分別與1L1mol/L的鹽酸作用產生氫氣，可出現下列四種情況：①Na＜Mg＜Al;②Na＜Mg=Al;③Na=Mg=Al;④Na＞Mg=Al.討討論上述四種情況所需金屬的物質的量分別在何范圍?
[思路]：本題可用分段討論的方法，但比較繁瑣，用作圖法則方便快捷.
[解析]:化學反應中，反應物與生成物的量通常成線性關系，作圖時可利用特殊點(如剛開始反應，恰好完全反應等)畫出投入金屬量與產生氫氣量的關系圖，各種情況一目了然.
根據Na～H+～ H2 Mg～2H+～H2
Al～3H+～ H2
對于Na:起點O(0，0)，鹽酸恰好完全反應時為A點(1，1/2 )；
對于Mg:起點O(0，0)，鹽酸恰好完全反應時為B點( 1/2、1/2 )；
對于Al：起點O(0，0)，鹽酸恰好完全反應時為C點(1/3 ，1/2 )
顯然，當n＜1/2 時，Na＜Mg＜Al
當 1/2≤n＜1時，Na＜Mg=Al
當n=1時，Na=Mg=Al
當n＞1時，Na＞Mg=Al.
③n=1 ④n＞1
例8下列各組離子在溶液中可以大量共存，且加入氨水后也不產生沉淀的是 （ ）
A.Na+ Ba2+ Cl- SO42-
B.K+ AlO2- NO3-
C.H+ NH4+ Al3+ SO42- D.H+ Cl- CH3COO- NO3-
[思路]：離子共存問題，一直是高考的“熱點”。解決這類問題，只要考慮兩大方面即可：（1）能否發生復分解反應，（2）能否發生氧化還原反應。若兩類反應均不發生，則可共存。
[解析]:Al3+只能存在于酸性條件下，故C可共存，但加入氨水后可生成Al(OH)3沉淀，且不溶于溶液中銨鹽；AlO2-存在于堿性環境中，加入氨水后不會產生沉淀；A答案中Ba2+、SO42-不共存，而D中的H+ 和CH3COO-不能共存。故選B。
例9.下列離子方程式正確的是 （ ）
A.稀硫酸與氫氧化鋇溶液反應
H++SO42-+Ba2++OH-=BaSO4↓+H2O
B.硫酸鋁溶液中滴入氨水
Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓
C.碳酸氫鎂溶液中加入氫氧化鈉溶液
Mg2++2HCO3-+4OH-=Mg(OH)2↓+CO32-+2H2O
D.硝酸鋁溶液中滴加少量的氫氧化鈉溶液
Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓
[思路與解析]：A式錯在若一種物質中有兩種或兩種以上的離子參加反應，必須維持在原物質中的微粒數比，在稀硫酸中1個SO42-離子對應兩個H+離子，在氫氧化鋇中1個Ba2+對應2個OH-離子，故該反應的離子方程式為：
2H++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O
B項中氨水（NH3?H2O）為一元弱堿，是弱電解質，應該保留分子式，故該反應的離子方程式為：Al3++3 NH3?H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
C項中的碳酸氫鎂屬易溶且易電離的物質，它與NaOH溶液反應，屬酸式鹽與堿的反應。變成的是正鹽MgCO3，而Mg2+和OH-結合生成的Mg(OH)2因其溶解度較MgCO3低的多，根據離子反應總是向著離子減少的方向進行的規律，Mg2+變成Mg(OH)2而不會生成MgCO3，該離子方程式是正確的。
D項在過量的硝酸鋁溶液中滴加少量的NaOH溶液，生成的Al(OH)3沉淀不會溶解，故該離子方程式是正確的。
故選C、D。
例10 今有鋁、稀硫酸和氫氧化鈉溶液為原料，在實驗室制備一定量的氫氧化鋁。可分別采用如下化學方程式所表示的兩種方法：
①2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑
Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3↓+3Na2SO4
②2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2NaAlO2+2H2O+H2SO4=2Al(OH)3↓+Na2SO4
（1）上述那一種方法比較節約試劑？（提示：試從每生產2molAl(OH)3所耗費的試劑用量給予說明）
（2）原料相同，請設計一種更為節約試劑的方法（以方程式表示，并說明其可以最節約試劑的根據）。
思路與解析：（1）Al即可以跟稀硫酸，也可跟氫氧化鈉溶液反應放出氫氣。反應后如果再以H2SO4或NaOH溶液處理，實際上是調控pH，使之得到Al(OH)3，達到制備的目的。先用酸，后用堿，還是先用堿，后用酸，都是可行的，但是耗用的酸、堿用量卻不同。同樣是制備2molAl(OH)3，前法需2molAl、3molH2SO4、6molNaOH；后法只需2molAl、1molH2SO4、2molNaOH，顯然，后法較前法節約了酸、堿試劑。
（2）仔細觀察第一種方法，它第一步生成的是Al2(SO4)3，略有酸性，所以要用較多的NaOH。第二種方法生成的是NaAlO2，略有堿性，所以要用較多的硫酸。因此，設想是否能用略有酸性的Al2(SO4)3和略有堿性的NaAlO2自己中和呢？聯合兩法可設計出第三種方法。
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O=8Al(OH)3↓+3Na2SO4
相當于制備2molAl(OH)3需要的原料為2molAl、0.75molH2SO4、1.5molNaOH,確實節約了試劑。
例11：某復鹽的化學式AxB(ED4)y?z H2O,已知x、y、z均為正整數，且x+y+z=10，用該晶體完成下列實驗：①稱取晶體40.2g，加熱至質量不再改變，質量減少了10.8g，②將剩余固體溶于水，配成200mL溶液，取出20mL，向其中加入過量的Ba(OH)2溶液，ED4離子和B離子完全沉淀，經測定為5.24g，③將沉淀物加到足量的鹽酸中，固體質量又減少了0.580g。
試通過計算和推理回答A、B是何種元素及晶體的化學式。
[思路]：所謂復鹽，即含有兩種或兩種以上的金屬離子（含NH4+ ）和一種酸根離子的鹽。題設復鹽的化學式為AxB(ED4)y?z H2O，顯然A、B為簡單金屬離子；ED4離子和B離子與過量的Ba(OH)2溶液反應得到兩種沉淀物，顯然是陰離子ED4離子與Ba2+ 結合得一沉淀，陽離子B離子與OH-結合得一沉淀，且可溶于鹽酸的必為B離子與OH-結合得到的金屬B的難溶氫氧化物，另一不溶于鹽酸的必為ED4離子與Ba2+ 結合得到的難溶性鋇鹽，而且從陰離子的形式使我們想起了SO42-，即初步確認難溶性鋇鹽為BaSO4。
[解析]：這類問題的解決，一般還要輔之于定量的計算，由題給實驗數據，在
結晶水的物質的量為：10.8g÷18g/mol=0.600mol
初步確認的SO42-的物質的量為：｛（5.24g-0.580g）÷233g/mol｝×200mL/20mL=0.200mol
這樣，該復鹽中y：z=0.200：0.600=1：3
這就找到了解決問題的突破口，因為有了y：z=1：3，加之題給x+y+z=10，就創造了利用數學手段，結合化學意義進行討論進而確認的機會。討論：
當y=1時，z=3，則x=6，依該結論，則該復鹽的化學式當初步確定為A6B(ED4)?3H2O，這顯然與化合價法則相矛盾。原假設不能成立。
當y=2時，z=6，則x=2，依該結論，則該復鹽的化學式當初步確定為A2B(ED4)2?6H2O，且可能成立的情況必然為A為+1價，則B必為+2價。依上述推論推得的40.2g中含結晶水0.600mol，則含A為0.200mol、B為0.100mol，可知生成金屬B的氫氧化物的化學式為B（OH）2,且其摩爾質量為：
（0.58g×200mL/20mL）/0.100mol=58.0g/mol
易得金屬B的相對原子質量為58.0-17.0×2=24.0，顯然B元素為Mg。40.2g復鹽中A元素的質量為：
金屬A的摩爾質量為：7.80g÷0.2mol=39.0g/mol,所以A元素為K元素。
這樣復鹽的化學式是K2Mg(SO4)2?6H2O。
例12.向已知含有Zn2+的溶液中滴加氨水，有白色沉淀Zn(OH)2生成，繼續滴加氨水使其過量，沉淀溶解，生成了[Zn(NH3)4](OH)2。此外Zn(OH)2即可溶于鹽酸，又可溶于NaOH溶液，生成ZnO22-,所以Zn(OH)2是一種兩性氫氧化物。
現有四種離子，每組有兩種金屬離子。請各選一種試劑，將它們兩者分開。可供選擇的試劑有：
A.硫酸 B.鹽酸 C.硝酸 D.氫氧化鈉溶液 E.氨水
根據上述內容填寫下表：
離子組
選用試劑代號
沉淀物化學式
保留在溶液中的離子
①Zn2+和Al3+
②Zn2+和Mg2+
③Zn2+和Ba2+
④Mg2+和Al3+
[思路]：本題給出的知識性信息是Zn(OH)2兩性和可生成溶于水的[Zn(NH3)4](OH)2。運用它們的化學性質，選擇適當的試劑加以分離。
[解析]：①Zn2+和Al3+的分離：由于Al(OH)3和Zn(OH)2均為兩性氫氧化物，不能用酸堿加以區分，但是Zn2+可與過量的氨水反應，生成Zn(NH3)42+，Al3+無此性質，可選用氨水（E）為試劑，生成沉淀Al(OH)3，留在溶液中的為Zn(NH3)42+。
②Zn2+和Mg2+的分離：因Zn(OH)2為兩性氫氧化物，Mg(OH)2無兩性且為難溶于水的沉淀，可選用NaOH（D）為試劑。沉淀為Mg(OH)2，留在溶液中的離子為：ZnO22-。
③Zn2+和Ba2+的分離：由于BaSO4難溶于水且不溶于酸，而ZnSO4則能溶于水，可選用H2SO4（A）為試劑。沉淀為BaSO4，保留在溶液中的離子為Zn2+。
④Mg2+和Al3+的分離：Al(OH)3有兩性，能溶于過量的NaOH溶液中，Mg(OH)2無兩性且為難溶于水的沉淀，可選用NaOH（D）為試劑。沉淀為Mg(OH)2，留在溶液中的離子為：AlO2-。
4．實戰演練
一、選擇題
1.(2001年春季高考題）將一定質量的Mg、Zn、Al混合物與足量稀H2SO4反應，生成H2
A
C
2.將某物質的量的鎂和鋁相混合，取等質量的該混合物四份，分別加到足量的下列溶液中，充分反應后，放出氫氣最多的是?
A.3 mol?L－1 HCl?
B.4 mol?L－1的HNO3?
C.8 mol?L－1 NaOH?
D.18 mol?L－1 H2SO4?
3.人的純凈的胃液是一種強酸性液體，pH在0.9～1.5左右，氫氧化鋁是一種治療胃液過多的胃藥的主要成分，目前這種胃藥已不常用，原因主要是?
A.長期攝入鋁元素不利于人體健康?
B.它不能中和胃液?
C.它不易溶于胃液?
D.它的療效太差?
4.下列氣體逐漸通入NaAlO2溶液中，開始時產生沉淀，繼續通入氣體時沉淀又溶解，該氣體是?
A.NO2 B.NO?
C.CO2 D.H2S?
5.在硝酸鋁和硝酸鎂的混合溶液中，逐滴加入稀氫氧化鈉溶液，直至過量。下列表示氫氧化鈉加入量(ｘ)與溶液中沉淀物的量（ｙ）的關系示意圖中正確的是?
6.在氯化鎂和硫酸鎂的混合液中，若Mg2＋與Cl－的物質的量濃度之比為4∶3時，下列判斷正確的是?
A.溶液中Mg2＋與SO
的物質的量濃度相等?
B.溶液中Mg2＋與SO物質的量濃度之比為5∶8?
C.溶液中Mg2＋與SO物質的量濃度之比為8∶5?
D.溶液中氯化鎂和硫酸鎂物質的量相等?
7.將AlCl3溶液和NaOH溶液等體積混合得到的沉淀物和溶液中所含鋁元素的質量相等，則原AlCl3溶液和NaOH溶液物質的量濃度之比可能是?
A.2∶3 B.1∶3?
C.1∶4 D.2∶7?
8.ｍ ｇ鈉、鋁混合物，放入n ｇ水中，反應停止后，仍有不溶物a ｇ，則溶液中溶質為
A．NaOH?
B．NaAlO2?
C．NaOH和NaAlO2?
Ｄ．無法確定?
9.將鋁粉放入燒堿溶液中，若反應過程中有1．5 mol電子發生轉移，則參加反應的水為?
A．9 ｇ? B．18 ｇ?
C．0．5 mol? D．
mol?
10.將物質X逐漸加入Y溶液中，生成沉淀物質的量n2與所加X的物質的量n1的關系如圖所示。符合圖示情況的是?
A
B
C
D
X
NaOH
AlCl3
HCl
NaAlO2
Y
AlCl3
NaOH
NaAlO2
HCl
二、非選擇題（共50分）?
11.(12分)在50 ｍL b mol?L－1 AlCl3溶液中加入50 ｍL a mol?L－1 NaOH溶液。
(1)當a≤3b時，生成Al（OH）3沉淀的物質的量為 。?
(2)當a、b滿足 條件時，先有沉淀，后又有部分沉淀溶解，此時Al（OH）3的質量為 ｇ。
12.(12分)今用鋁、稀硫酸和氫氧化鈉溶液為原料，在實驗室制備一定量的氫氧化鋁。可分別采用如下化學方程式所表示的兩種方法：?
①2Al＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2↑?
Al2（SO4）3＋6NaOH===2Al（OH）3↓＋3Na2SO4?
②2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑?
2NaAlO2＋H2SO4＋2H2O===2Al（OH）3↓＋Na2SO4?
(1)上述哪一種方法比較節約試劑?［提示：試從每生產2 mol Al（OH）3所耗費的試劑用量予以說明］?
(2)原料相同，請設計一種更為節約試劑的方法(以方程式表示，并說明其可以最節約試劑的根據)。?????????
13.(10分)鎂是一種很活潑的金屬，常用作脫硫劑、脫氧劑。在電子工業中利用鎂制取硅的反應為：?
2Mg＋SiO2
2MgO＋Si?
同時有副反應發生：2Mg＋SiMg2Si?
Mg2Si遇鹽酸迅速反應生成SiH4(硅烷）。?
SiH4在常溫下是一種不穩定、易分解的氣體。?
（1）圖（甲）是進行Mg與SiO2反應的實驗裝置。?
Ⅰ.由于O2的存在對該實驗有較大影響，實驗中應通入X氣體作為保護氣。X氣體應選用①CO2、②N2、③H2中的 。
Ⅱ.實驗開始時，必須先通入X的氣體，再接通電源加熱反應物，其理由是 ；當反應引發后，切斷電源，反應能繼續進行，其原因是 。
Ⅲ.反應結束時，待冷卻至常溫后，關閉K，從分液漏斗處加入稀鹽酸，可觀察到導管口a處有閃亮的火星。據此現象可推知 在空氣中能自燃。?
（2）圖（乙）所示裝置進行的實驗如下：先關閉K，使A中反應進行；加熱玻璃管C，可觀察到C管中發出耀眼白光，產生白煙，管壁上附著有淡黃色物質。實驗完成后，將C管中固體全部加入鹽酸中，有臭雞蛋氣味的氣體生成。?
Ⅰ.C中的Mg應放在不銹鋼墊片上而不能直接接觸管壁，這是因為 。
Ⅱ.停止實驗時，先打開K，再停止滴加濃硫酸并熄滅酒精燈。橡膠氣膽B在實驗中的作用是 。
Ⅲ.C中全部反應產物有 、 、 。（填化學式）?
14.(8分)有鋁粉和四氧化三鐵組成的鋁熱劑，在隔絕空氣的條件下灼燒，使之充分反應。將所得混合物研細并分成兩等份，分別投入過量的燒堿溶液和鹽酸中。充分反應后，前者消耗ｍ mol NaOH，放出氣體0．
(1)該鋁熱劑的質量分數。?
(2)ｍ、ｎ、Ｖ的值。
15.(8分)在標準狀況下進行甲、乙、丙三組實驗，三組各取30 ｍL同濃度的鹽酸溶液，加入同一種鎂鋁合金粉末，產生氣體，有關數據列表如下：?
實驗序號
甲
乙
丙
合金質量(ｍｇ)
255
385
459
生成氣體體積（ｍL）
280
336
336
(1)甲組實驗中，鹽酸 (填“過量”“適量”或“不足量”)，理由是 。乙組實驗中，鹽酸 (填“過量”“適量”或“不足量”)，理由是 。要算出鹽酸的物質的量濃度，題中可作計算依據的數據是 ，求得的鹽酸的物質的量濃度為 。
(2)求合金中Mg、Al的物質的量之比，題中可作計算依據的數據是 ，求得的Mg、Al的物質的量之比為 。
(3)在丙組實驗之后，向容器中加入1 mol?L－1的氫氧化鈉溶液，能使合金中的鋁恰好溶解，不形成含鋁的沉淀，并使Mg2＋剛好沉淀完全，再過濾出不溶固體，求濾液中各溶質的物質的量和所加入氫氧化鈉溶液的體積(寫計算過程)。
附參考答案
一、1.C?
2.解析：鎂、鋁不能與HNO3、濃H2SO4反應產生H2；Mg不與NaOH反應，Al能；Mg\,Al都能與鹽酸反應產生H2。?
答案：A?
3.A 4.A 5.C 6.C 7.AD 8.B 9.AC 10.C?
二、11.（1）
a mol (2)3b＜a＜4b (15.6b－
12.(1)方法②比方法①更節約試劑。?
(2)2Ａl＋3H2SO4===Ａl2（SO4）3＋3H2↑?
2Ａl＋2NaOH＋2H2O===2NaＡlO2＋3H2↑?
Ａl2（SO4）3＋6NaＡlO2＋１2H2O===8Ａl（OH）3↓＋3Na2SO4?
相當于制備2molＡl（OH）3所用原料為2mol Ａl、
mol H2SO4、１．5 mol NaOH，確實節約了試劑。
13.（1）Ⅰ.③ Ⅱ.防止加熱條件下H2與空氣混合爆炸 Mg與SiO2的反應是放熱反應 Ⅲ.SiH4?
(2)Ⅰ.同在加熱條件下，Mg能與玻璃中的SiO2反應 Ⅱ.防止C管降溫時因氣體壓強減小，而引起D中溶液倒流 Ⅲ.MgO S MgS?
14.(1)Al:27.95% Fe3O4:72.05%?
(2)m=0.05 mol n=0.24 mol V=
15.(1)過量
因為乙組所用合金量比甲組多，產生H2也多，說明甲組中HCl未反應完 不足量 因為甲組255 ｇ合金生成H2 280 ｍＬ，每克合金生成H2：
ｍＬ。若乙組中合金耗盡，應生成H2：×385＝423 ｍＬ，實際只生成336 ｍＬ，所以鹽酸不足量
鹽酸30 ｍＬ、氣體336 ｍＬ １ mol?Ｌ－1?
(2)合金255 ｍｇ，氣體280 ｍＬ １∶1?
(3)濾液中溶質為NaCl，NaＡlO2?
設丙組中Ｍｇ、Ａl的物質的量均為ｘ?
則24ｘ＋27ｘ＝0．459 ｘ＝0．009 mol?
根據Cl元素守恒：?
ｎ（NaCl）＝ｎ（HCl）＝１×0．03＝0．03 mol?
根據Ａl元素守恒：ｎ（NaＡlO2）＝ｎ（Ａl）＝0．009 mol?
由Na元素守恒：ｎ（NaOH）＝ｎ（NaCl）＋ｎ（NaＡlO2）＝0．03＋0．009
＝0．039 mol
V（NaOH）＝
＝0．039 Ｌ＝39 ｍＬ
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