高考化学第一轮复习 专题 钠、镁、铝的性质学案 苏教版.doc

钠、镁、铝的性质【本讲教育信息】一. 教学内容：钠、镁、铝的性质二. 教学目标：认识钠是一种很活泼的金属，了解钠及其化合物的物理性质，掌握钠及其化合物的化学性质；了解镁和铝的物理性质、化学性质和主要用途；了解镁及铝的化合物的性质及用途；运用氢氧化铝的两性能解决有关计算和图象问题。三. 教学重点、难点：钠及其化合物的性质；铝及其化合物的两性四. 教学过程：（一）钠及其化合物：1、钠的性质：金属钠很软，用刀切开可以看到它具有银白色的金属光泽，是热和电的良导体；它的密度为0.97gcm3，比水的密度小比煤油的密度大；熔点（97.8）、沸点（882.9）都较低。钠元素位于元素周期表中第三周期a族；钠原子最外电子层上只有1个电子，在化学反应中很容易失去电子。因此，钠的化学性质很活泼，具有强的还原性。钠的化学性质很活泼，能与许多非金属单质直接化合：如与s、o2、cl2等反应：2nasna2s；4nao22na2o；2nao2na2o2；2nacl22nacl；钠还能与酸及水反应放出h2：2na2h2o2naohh2，反应比较剧烈；工业上利用钠作还原剂把钛、锆、铌、钽等金属从它们的熔融卤化物中还原出来，但不能有水参与，否则就先与水反应；钠还可以和某些有机物反应：如钠与含有oh官能团的有机物：醇、酚和羧酸等物质反应：2、钠的氧化物：过氧化钠与氧化钠的比较：物质普通氧化物na2o过氧化物na2o2形成条件钠露置于空气中钠在空气中燃烧色态白色固体淡黄色固体电子式结构存在o2离子存在o22离子（过氧离子）属类碱性氧化物盐（不属于碱性氧化物）过氧化物稳定性不稳定稳定性质与水的反应na2oh2o2naoh2na2o22h2o4naoho2与h反应na2o2h2nah2o2na2o24h4na2h2oo2与co2反应生成相应的碳酸盐生成碳酸钠和氧气氧化性、漂白性无有强氧化性和漂白性用途呼吸面具、潜水艇中的氧气来源，用作强氧化剂，具有漂白性3、氢氧化钠（naoh）俗称火碱、烧碱、苛性钠，主要物理性质：白色固体，易吸收空气中的水而潮解，易溶解于水，并且放出大量的热，水溶液有涩味，有强碱性。主要化学性质：一元强碱，具有碱的通性。如：naoh与酸、酸性氧化物、两性物质、某些盐反应，还可以提供碱性环境发生无机和有机反应，如卤代烃的水解和消去反应，酯类的水解，油脂的皂化反应等。4、碳酸钠和碳酸氢钠的比较：名称碳酸钠碳酸氢钠化学式na2co3nahco3俗名纯碱或苏打小苏打水溶液酸碱性碱性碱性水溶性易溶于水，溶解度大于nahco3可溶于水，溶解度小于na2co3鉴别方法加cacl2溶液，产生白色沉淀先加cacl2溶液，无沉淀产生，再加酸，产生无色无味的气体与盐酸反应的速率和方程式na2co32hcl2naclh2oco2逐滴加入时，则开始无气泡，后有气体逸出nahco3hclnaclh2oco2反应剧烈，迅速产生气体热稳定性稳定，受热不分解不稳定，受热易分解相互转化加热时2nahco3na2co3h2oco2，溶液中na2co3h2oco22nahco3说明：1、钠的性质很活泼，能与空气中的氧气和水反应，因此少量钠必须保存在煤油中，而大量钠，则必须保存在密闭容器中；2、钠与氧气反应时，条件不同产物不一样。露置于空气中生成na2o，而在空气中燃烧时，则生成na2o2；3、na2o2具有强氧化性和漂白性，其漂泊原理与新制氯水的漂白原理相似，都是利用强氧化性使有色物质被氧化而褪色；4、钠与水、酸、盐溶液反应，实质上是钠原子与水或酸电离出的h的反应，所以h浓度不同，反应的剧烈程度不同。金属活动顺序表中氢后面的金属阳离子的氧化性强于h，但其反应速率远小于钠与h的反应速率，故钠投入盐溶液中首先是与水反应，然后再分析naoh是否与盐发生复分解反应。如果是铝盐溶液还要考虑钠与铝的量的问题，因过量的naoh能溶解al（oh）3。5、钠的用途：工业上用钠作强还原剂来冶炼金属；钠钾合金（液态）用作原子反应堆的导热剂；在电光源上，用钠制造高压钠灯。6、na2o2具有强氧化性，它不仅能与h2o、co2反应，还能与几乎所有的常见气态非金属氧化物反应，在与高价非金属氧化物反应时，过氧化钠既作氧化剂又是还原剂，产物一般为高价含氧酸盐和o2；在与低价的氧化物反应时，一般反应生成高价含氧酸盐。7、盛naoh的试剂瓶需用橡皮塞，不能用玻璃塞，因为玻璃可与碱溶液反应，从而使瓶口和瓶塞粘在一起，不易打开；naoh的碱性很强，贮存时若未密闭，表层易变质生成碳酸钠；称量naoh要放在烧杯里，动作要迅速，不能放在量筒、量杯、纸上称量；不慎将浓naoh沾在皮肤上，应先用大量水冲洗，然后再涂上硼酸稀溶液；在实验室里常用naoh溶液吸收cl2，在工业上常用naoh溶液吸收no和no2的尾气，以消除污染；实验室制取少量的naoh溶液可在饱和碳酸钠溶液中撒入石灰粉末、加热、过滤。8、往na2co3溶液中逐滴滴加盐酸，先无气体放出，后有气体产生，反应方程式为：na2co3hclnahco3nacl、nahco3hclnaclh2oco2往nahco3溶液中逐滴滴加盐酸，迅速产生气体，方程式为：nahco3hclnaclh2oco2因此，利用两者的这一性质，可采用互滴的方法来鉴别na2co3和nahco3；9、碳酸氢钠和碳酸钠的制法：a、制取nahco3的方法减压低温蒸干nahco3溶液。nahco3遇热易分解，其水溶液加热更易分解，所以不可能采用常压下蒸发溶剂的方法制得nahco3晶体。往饱和na2co3溶液中通入co2，过滤得到晶体。na2co3+c02+h2o=2nahco3 b、制取naco3的方法往饱和食盐水中依次通入足量的nh3、co2（氨碱法），利用nahco3的溶解性小于nh4hco3的溶解性原理，使nahco3从溶液中析出（依次通入co2、nh3至饱和行吗?）：nh3h2oco2nh4hco3nh4hco3naclnahco3nh4cl；2nahco3na2co3h2oco2（制纯碱的工业方法）例1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：a. 粉末中一定有na2o、na2o2、nahco3b. 粉末中一定不含有na2co3和naclc. 粉末中一定不含有na2o和nacld. 无法肯定粉末里是否含有na2co3和nacl解析：与盐酸反应产生气体的物质可能为na2o2 （生成o2）、na2co3和nahco3（生成co2），气体x通过naoh溶液后体积缩小（而不是气体全部消失），说明x由o2和co2组成，原粉末中na2o2、na2co3和nahco3至少有一种一定存在。将原混合粉末加热，有气体放出，说明混合物中一定有nahco3，但nahco3受热分解会使混合粉末质量减少，而实际剩余固体的质量却增加了，原因只能是发生了反应：2na2oo22na2o2。综上分析，混合物中一定有na2o、na2o2、nahco3，无法确定混合物中是否有na2co3和nacl。故答案为a、d。答案：ad例2在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5g溶于水，所得溶液恰好能被80ml浓度为0.50 mol/l的hcl溶液中和，则该生成物的成分是：a. na2o b. na2o2c. na2o和na2o2 d. na2o2和nao2解析：hcl为0.04mol。钠的氧化物若为na2o，应为0.02mol62gmol11.24g；若为na2o2，应为0.02mol78gmol11.56g。因1.5g介于1.241.56之间，应为二者的混合物答案：c例3纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。请按要求回答问题：（1）“氨碱法”产生大量cacl2废弃物，请写出该工艺中产生cacl2的化学方程式：_；（2）写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：_；_。（3）co2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中co2的来源有何不同？_；（4）绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据“联合制碱法”的总反应，列出计算原子利用率的表达式：原子利用率（%） =_。解析：（1）“氨碱法”中产生的nh4cl与ca（oh）2作用生成cacl2：2nh4clca（oh）22nh3cacl22h2o。（2）“联合制碱法”又称“侯氏制碱法”是向饱和食盐水中通入过量的nh3气体，再向其中通入过量的co2，发生反应的方程式为：nh3co2h2onacl（饱和）nahco3nh4cl；2nahco3na2co3co2h2o；（3）“氨碱法”的co2来源于石灰石煅烧，“联合制碱法”的co2来源于合成氨工业的废气。（4）由于“联合制碱法”总反应可看作是：2nh32naclco2h2ona2co32nh4cl，所以：原子利用率（%） =100% =100%；答案：（1）2nh4clca（oh）22nh3cacl22h2o。（2）nh3co2h2onacl（饱和）nahco3nh4cl；2nahco3na2co3co2h2o；（3）“氨碱法”的co2来源于石灰石煅烧，“联合制碱法”的co2来源于合成氨工业的废气。（4）原子利用率（%）100%；例4下图中a至f是化合物，g是单质。写出a、b、e、f的化学式：a：_；b_；e_；f_。解析：试题中包含着多条信息，若是一条、一条地单独分析，似乎找不到明显的突破口，这里要求解题者先弄清每条信息的含义，再综合起来，就可确定推断的范围。在此基础上进行验证。从题示条件可得出下列结论：（1）固体a可分解为三种物质，可能是多元弱酸盐之类的物质；（2）a的分解产物c、d都可跟化合物e反应产生单质g，像是过氧化物跟水、二氧化碳等之间的反应；（3）a和b可互相转化，可能是某种多元酸、多元酸盐之间的关系。综合起来，可推测a是碳酸氢钠、碳酸氢钾等，e是过氧化钠、过氧化钾等。代入题给反应进行验证很吻合。所以答案可确定为：a为 nahco3 ，b为na2co3，e为na2o2，f为naoh；也可能是khco3，k2co3，k2o2，koh。答案：a为nahco3，b为na2co3，e为na2o2，f为naoh；也可能是khco3，k2co3，k2o2，koh。例5在隔绝空气的条件下，某同学将一块部分被氧化的钠块用一张已除去氧化膜、并用针刺一些小孔的铝箔包好，然后放入盛满水且倒置于水槽中的容器内。待钠块反应完全后，在容器中仅收集到1.12 l氢气（标准状况），此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27 g，水槽和容器内溶液的总体积为2.0 l，溶液中naoh的浓度为0.050 moll1（忽略溶液中离子的水解和溶解的氢气的量）。（1）写出该实验中发生反应的化学方程式。（2）试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数。解析：（1）na2oh2o2naoh，2na2h2o2naohh2，2al2naoh2h2o2naalo23h2。（2）n（naoh余）2.0 l0.05 moll10.1 mol，n（h2）0.05mol，n（al）0.01 moln（naalo2），由电子守恒知：n（na）3n（al）2n（h2），即：n（na）30.01 mol20.05 mol，得：n（na）0.07 mol。由钠守恒知：n（naalo2）n（naoh）n（na）2n（na2o），即：0.01 mol0.1 mol0.07 mol2n（na2o），得：n（na2o）0.02 mol。w（na）=89%。答案：（1）na2oh2o2naoh，2na2h2o2naohh2，2al2naoh2h2o2naalo23h2（2）89%（二）镁、铝及其化合物的性质：1、镁和铝的性质：镁和铝都属于密度小，熔点较低，硬度较小的银白色金属，但它们的熔沸点都比同周期的钠的熔沸点高，硬度大，其中铝的熔沸点比镁和钠都大。镁和铝元素原子的最外层电子数分别为2和3，都容易失去电子，在化学反应中显还原性。（1）跟o2及其它非金属反应：常温下，在空气中都因生成氧化膜，具有抗腐蚀能力.2mgo22mgo3mgn2mg3n2mgbr2mgbr22al3sal2s34al3o22al2o3（2）跟某些氧化物：2mgco22mgoc；2alfe2o32feal2o3（铝热反应）（3）跟水反应mg2h2omg（oh）2h2（冷水慢，沸水快）铝与水一般不反应，只有氧化膜被破坏后才可能缓慢发生反应。（4）跟酸的反应：mg2hmg2h2（比铝与酸反应快）2al6h2al33h2（常温下，在浓h2so4、浓hno3中钝化）（5）跟碱反应2al2naoh2h2o2naalo23h22、镁和铝的化合物：氧化镁和氧化铝mgoal2o3物理性质白色粉末、熔点高白色固体、熔点高类别碱性氧化物两性氧化物跟水的反应mgoh2omg（oh）2（缓慢）不反应跟酸反应mgo2hmg2h2oal2o36h2al33h2o跟碱反应不反应al2o32oh2alo2h2o用途耐火材料冶炼铝，耐火材料氢氧化镁和氢氧化铝mg（oh）2al（oh）3物理性质白色粉末难溶于水白色固体，难溶于水类别弱碱两性氢氧化物跟酸反应mg（oh）22hmg22h2o（可溶于nh4cl等强酸弱碱盐）al（oh）33hal33h2o跟碱反应不反应al（oh）3ohalo22h2o受热分解mg（oh）2mgoh2o2al（oh）3al2o33h2o实验室制法可溶性镁盐加naoh溶液mg22ohmg（oh）2可溶性铝盐加氨水 al33nh3h2oal（oh）33nh4说明：1、铝与强碱溶液反应的实质反应过程：2al6h2o2al（oh）33h 2；2al（oh）32naoh2naalo24h2o总反应式：2al2h2o2naoh2naalo23h2al与水很难反应，且生成的al（oh）3附在al的表面，阻止了al继续反应，但强碱naoh能溶解al（oh）3，故可促使al与强碱溶液反应，而弱碱如氨水，不溶解al（oh）3，故al在弱碱溶液中不反应。2、al（oh）3的两性：al（oh）3在溶液中同时发生酸式电离和碱式电离.al（oh）3h3alo3halo2h2o al33ohalo2h若向此溶液中加入酸，因h与oh结合生成水，反应向碱式电离方向进行，此时al（oh）3是碱性；若加入碱，因oh与h结合生成水，故向酸式电离方向进行，这时al（oh）3显酸性。3、铝盐溶液与强碱溶液的反应：（1）向alcl3溶液中滴加naoh溶液现象：白色沉淀沉淀增加减少消失有关反应：al33ohal（oh）3；al（oh）3ohalo22h2o（2）向naoh溶液中滴加alcl3溶液现象：沉淀立刻消失，沉淀沉淀增加沉淀量不变有关反应：al34ohalo22h2o；al33alo26h2o4al（oh）34、铝热反应：铝和金属氧化物所形成的混合物称为铝热剂，在引燃剂（kclo3与镁条或kclo3、蔗糖和浓硫酸存在时）发生氧化还原反应，冶炼高熔点金属。如冶炼金属：铁、钨、铜等，也可用来焊接钢轨；5、mgcl2、alcl3都属于强酸弱碱盐，其水溶液均水解显酸性，因此欲制得无水物，均必须在hcl气流中蒸发结晶。否则，均水解得到相应的氢氧化物，加热后分解得到相应的氧化物；6、金属镁的冶炼可电解熔融的制取：mgcl2mgcl2；而固体alcl3属于分子晶体，熔融状态不能导电，因此金属铝的冶炼，只能通过电解熔融al2o3的方法制取：2al2o34al3o2，但由于al2o3的熔点很高，为了使其在较低的温度下熔化，可加入冰晶石（na3alf6）例1由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：在一定条件下脱水干燥；加熟石灰；加盐酸；过滤；浓缩结晶。其先后顺序正确的是:a、 b、 c、 d、解析：海水中存在着丰富的镁，均以mg2的形式存在，可以用碱将mg2沉淀析出，mg22ohmg（oh）2过滤后，用盐酸溶解产生的mg（oh）2，并在hcl气流中蒸发结晶，就可以得到无水氯化镁，故本题的答案为答案：d例2两个烧杯加入同体积的浓度为2moll的h2so4，置于天平两端，调平天平后分别加入10.8g的a1和mg，则反应完毕后，天平：a、可能加mg一端下倾b、可能加al一端下倾c、可能仍保持天平平衡d、无法判断解析：此题未说明稀h2so4的体积，分下列三种情况讨论：（1）加入稀h2so4过量，al、mg都已反应完毕，按化学反应方程式计算，加入al、mg每端增加的重量：2al3h2so4a12（so4）33h2 w54 g 6 g 48 g10.8 g m（a1） m（a1）=9.6gmgh2so4mgso4h2 w24 g 2 g 22 g10.8 g m （mg） m（mg）=9.9 g则加入mg一端增加质量多，往下倾。（2）加入稀h2so4对al和mg都不足，两金属都有剩余。因加稀h2so4物质的量一定，则产生的h2的量也相同，故天平保持平衡。（3）若加入h2so4的量能使mg完全反应，反应放出h2后，溶液增重9.9 g，使al不能完全反应，al有余，加入al的一端增加质量小于9.6 g，故天平向加入mg的一端下倾。答案：a、c。例3向100ml 2moll1的alcl3溶液中，逐滴加入naoh溶液100ml时产生沉淀为7.8g，则加入naoh溶液的物质的量浓度是：a、1moll1 b、1.5 moll1c、3moll1 d、7 moll1解析：7.8gal（oh）3的物质的量为0.1mol。alcl3逐滴加入naoh溶液有关反应为：al33oh一al（oh）3a1（oh）3oh一a1o22h2o（1）naoh不足设参加反应的naoh的物质的量为n（naoh）al33oh一al（oh）33 1n（naoh） 0.1 mol则n（naoh）0.3molc（naoh）0.3mol0.1l3moll1（2）naoh过量al3全部沉淀为al（oh）3，过量的naoh溶解部分的al（oh）3，只余0.1mol al（oh）3沉淀。设使al3全部沉淀需naoh的物质的量为n1（naoh）溶解部分al（oh）3需naoh的物质的量为n2（naoh）al33ohal（oh）31 3 1 0.2mol n1（naoh） 0.2 moln1（naoh）=0.6molal（oh）3oha1o22h2o1 1 0.1mol n2（naoh）n2（naoh）0.1molc（naoh）07mol0.1l7moll1答案：cd例4a、b、c、d、e、f是中学化学中的常见物质，它们之间的转化关系如图所示其中 a、b为单质，f为白色沉淀，d为气体（1）若d的水溶液显弱酸性，则a是_，b是_，c是_，d是_，e是_，f是_（2）若d的水溶液显弱碱性，则a是_，b是_，c是_，d是_，e是_，f是_解析：e与naoh溶液反应生成白色沉淀f，则f必为氢氧化物，常见的白色氢氧化物沉淀有mg（oh）2和al（oh）3。进一步推知e为mgcl2或alcl3，b为mg或al，a为非金属单质又因c能与h2o反应同时生成al（oh）3或mg（oh）2，则c与h2o的反应是水解反应显碱性的气体常见的只有nh3，可确定c为mg3n2，a为n2，b为mg。当d为酸性气体时，且是水解产生的，则c同样是与mg3n2相类似的盐，常见的为a12s3，推知a为s，b为a1答案 ：（1）as bal c a12s3 dh2s ealcl3 fal（oh）3（2）an2 bmg c mg3n2 dnh3 emgcl2 fmg（oh）2 例5向明矾kal（so4）