李麟

常見活潑的金屬是鈉、鎂、鋁。其中鈉和鋁是《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求掌握的兩種金屬元素，鎂則穿插在部分章節(jié)中。本文歸納梳理鈉、鎂、鋁及其化合物的復(fù)習(xí)要點(diǎn)。

【知識(shí)要點(diǎn)歸納梳理】

一、鈉與酸、堿、鹽反應(yīng)的規(guī)律

1.鈉與含-OH物質(zhì)的反應(yīng)

當(dāng)鈉與含有-OH的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)的劇烈程度取決于-OH上氫原子的活潑性，即-OH上氫原子電離的難易，越容易電離的越活潑。例如，將鈉加入到下列物質(zhì)中：①水；②乙醇；③乙酸，其反應(yīng)的劇烈程度為③>①>②。

2.鈉與堿溶液反應(yīng)

鈉與堿溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是與水反應(yīng)。

3.鈉與酸溶液的反應(yīng)

分兩種情況考慮：（1）若酸過量，則只考慮鈉與酸的反應(yīng)；（2）若鈉過量，則過量的鈉還要與水反應(yīng)，不能認(rèn)為鈉先與水反應(yīng)生成NaOH，NaOH再與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。不論哪種情況，都是鈉先與酸反應(yīng)。

4.鈉與鹽溶液的反應(yīng)

鈉與鹽溶液反應(yīng)時(shí)，不能置換出鹽中的金屬，這是因?yàn)榻饘訇栯x子在水中一般是以水合離子形式存在，即金屬陽離子周圍有一定數(shù)目的水分子包圍著，不能與鈉直接接觸，而是先與水反應(yīng)，再考慮生成的堿與鹽的反應(yīng)。例如，鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)：

2Na+2H2O2NaOH+H2↑

2NaOH+CuSO4Cu（OH）2↓+Na2SO4。

溫馨提示：（1）通常鈉不能從溶液中置換出金屬，但若鹽為熔融狀態(tài)，鈉可以置換出較不活潑的金屬，例如：4Na+TiCl4高溫4NaCl+Ti。（2）分析鈉與酸、堿、鹽溶液反應(yīng)的計(jì)算題時(shí)，生成氫氣的物質(zhì)的量均按鈉計(jì)算，使問題更簡潔。

二、過氧化鈉的性質(zhì)及有關(guān)計(jì)算

1.過氧化鈉的強(qiáng)氧化性、漂白性

過氧化鈉中O為-1價(jià)，既有氧化性又有還原性，但以氧化性為主。過氧化鈉表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性的反應(yīng)有：

①Na2O2+SO2Na2SO4；

②與FeCl2溶液反應(yīng)：生成紅褐色沉淀；

③Na2O2+Na2SO3+H2ONa2SO4+2NaOH；

④與氫硫酸反應(yīng)：生成淡黃色沉淀；

⑤與品紅溶液反應(yīng)：品紅溶液褪色；

⑥與酚酞溶液反應(yīng)：溶液先變紅，后褪色，同時(shí)產(chǎn)生氣泡，等等。

提示：過氧化鈉與具有還原性的鹽溶液反應(yīng)時(shí)，可以認(rèn)為過氧化鈉先與鹽溶液中的水反應(yīng)生成NaOH和O2，然后O2與還原性鹽發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將上述兩方程式合并，即得總反應(yīng)的化學(xué)方程式。

2.過氧化鈉與CO2、H2O反應(yīng)的重要關(guān)系

2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2……a

2Na2O2+2H2O（g）4NaOH+O2……b

（1）物質(zhì)的量或氣體體積關(guān)系

無論是CO2、H2O還是二者的混合物，通過足量的過氧化鈉時(shí)，CO2或H2O與放出的O2的物質(zhì)的量之比均為2∶1。如果是氣態(tài)水，則氣體體積比亦符合上述比值關(guān)系。

（2）反應(yīng)的先后關(guān)系

當(dāng)CO2和H2O同時(shí)通過足量的Na2O2固體時(shí)，如果認(rèn)為H2O先與Na2O2發(fā)生反應(yīng)，則CO2就會(huì)與其產(chǎn)生的NaOH反應(yīng)，重新生成與上述反應(yīng)等量的H2O，其結(jié)果相當(dāng)于H2O未參加反應(yīng)。因而可以認(rèn)為CO2先與Na2O2反應(yīng)。

（3）固體質(zhì)量變化關(guān)系

由反應(yīng)a可知：若有2 mol CO2與足量Na2O2反應(yīng)，固體質(zhì)量增加56 g，這恰好相當(dāng)于“吸收”了2 mol CO的質(zhì)量；由反應(yīng)b可知，若有2 mol H2O與足量Na2O2反應(yīng)，固體質(zhì)量增加4 g，這恰好相當(dāng)于“吸收”了2 mol H2的質(zhì)量。因此，若某物質(zhì)的組成可變形為xCO·yH2，則其完全燃燒后的產(chǎn)物通過足量的Na2O2時(shí)，固體增加的質(zhì)量恰好為該物質(zhì)的質(zhì)量。例如CH4O、CH2O、C6H12O6等。

三、碳酸鈉與碳酸氫鈉

碳酸鈉（Na2CO3）碳酸氫鈉（NaHCO3）俗名純堿、蘇打小蘇打水溶性均易溶，但溫度相同時(shí)碳酸鈉溶解度更大溶液的

酸堿性堿性（酚酞試

液紅色較深）堿性（酚酞試液

變淺紅色）熱穩(wěn)定性不分解2NaHCO3△

Na2CO3 +CO2↑+H2O與鹽酸反應(yīng)Na2CO3+2HCl

2NaCl+H2O+CO2↑NaHCO3+HCl

NaCl+H2O+CO2 ↑與CaCl2

溶液Na2CO3 +CaCl2

CaCO3↓+2NaCl不反應(yīng)相互轉(zhuǎn)化Na2CO3+CO2+H2O

2NaHCO3NaHCO3+NaOH

Na2CO3+H2O

或2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O主要用途廣泛用于玻璃、制皂、造紙、紡織等工業(yè)及生活中的洗滌劑發(fā)酵粉；醫(yī)療上治療胃酸過多四、鎂、鋁的氧化物與氫氧化物

鎂和鋁的氧化物、氫氧化物在性質(zhì)上既有相同點(diǎn)，也有不同點(diǎn)。

1.相同點(diǎn)

（1）MgO和Al2O3都是高熔點(diǎn)的氧化物，它們都難溶于水。

（2）MgO和Al2O3、Mg（OH）2和Al（OH）3都能與H+反應(yīng)。

（3）Mg（OH）2和Al（OH）3受熱都能發(fā)生分解，生成相應(yīng)的氧化物。

2.不同點(diǎn)

MgO、Mg（OH）2都不與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，而Al2O3、Al（OH）3都能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。Al（OH）3既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，也能與強(qiáng)堿反應(yīng)，是因?yàn)锳l（OH）3在水溶液中存在下列電離平衡：

Al3++3OH-Al（OH）3H++AlO-2+H2O

堿式電離 酸式電離

由上述電離方程式可知，Al（OH）3與酸反應(yīng)時(shí)相當(dāng)于三元堿，與堿反應(yīng)時(shí)相當(dāng)于一元酸。

五、鋁的重要化合物

鋁及其化合物的性質(zhì)尤其是Al（OH）3與Al3+、AlO-2的相互轉(zhuǎn)化十分復(fù)雜，可將其內(nèi)容歸納為“鋁三角”：

鋁的各種化合物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系盡在該“鋁三角”中，給記憶帶來極大方便。

溫馨提示：有關(guān)離子共存問題

Al3+與OH-、CO2-3、HCO-3、S2-、HS-、AlO-2等因生成沉淀或雙水解反應(yīng)而不能大量共存；AlO-2與H+、NH+4、Al3+、Fe3+等發(fā)生雙水解反應(yīng)而不能大量共存；AlO-2與HCO-3因發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而不能大量共存。

Al3+和AlO-2雙水解反應(yīng)的方程式如下：

Al3++3AlO-2+6H2O4Al（OH）3↓。

六、鋁及其化合物的常見圖象

1.向AlCl3溶液中逐滴加入氨水，見圖1。圖中OA的長度取決于AlCl3的物質(zhì)的量大小。

2.向AlCl3溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液，見圖2。圖中OA∶AB=3∶1。

3.向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，見圖3。圖中OA∶AB=3∶1。

4.向NaAlO2溶液中逐漸通入二氧化碳，見圖4。圖中OA的長度取決于NaAlO2的物質(zhì)的量大小。

5.向偏鋁酸鈉溶液中逐滴加入稀鹽酸，見圖5。圖中OA∶AC=1∶3。

6.向稀鹽酸中逐滴滴入偏鋁酸鈉溶液，見圖6。圖中OA∶AB=1∶3。

圖1圖2圖3圖4圖5圖6【高考題型歸納剖析】

題型一、考查物質(zhì)的用途

例1（2014年福建）下列有關(guān)物質(zhì)應(yīng)用的說法正確的是（ ）。

A.生石灰用作食品抗氧劑

B.鹽類都可作調(diào)味品

C.鋁罐可久盛食醋

D.小蘇打是面包發(fā)酵粉的主要成分

解析A，生石灰做干燥劑，錯(cuò)誤；B，食鹽可做調(diào)味品，其它鹽類如BaCl2有毒；C，鋁能與醋酸反應(yīng)，不可久盛食醋；D，小蘇打發(fā)酵時(shí)能產(chǎn)生CO2，是面包發(fā)酵的原因。答案：D。

題型二、結(jié)合實(shí)驗(yàn)考查有關(guān)性質(zhì)

例2（2015年新課標(biāo)Ⅰ卷理綜化學(xué)）下列實(shí)驗(yàn)中，對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象以及結(jié)論都正確且兩者具有 因果關(guān)系的是（ ）。

選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論A.將稀硝酸加入過量鐵粉中，充分反應(yīng)后滴加KSCN溶液有氣體生成，溶液呈血紅色稀硝酸將Fe氧化為Fe3+B.將銅粉加1.0 mol·L-1

Fe2（SO4）3溶液中溶液變藍(lán)、有黑色固體出現(xiàn)金屬鐵比銅活潑C.用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細(xì)打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱熔化后的液態(tài)鋁滴落下來金屬鋁的熔點(diǎn)較低D.將0.1 mol·L-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀產(chǎn)生，再滴加0.1 mol·L-1 CuSO4溶液先有白色沉淀生成后變?yōu)闇\藍(lán)色沉淀Cu（OH）2的溶度積比Mg（OH）2的小解析A，稀硝酸與過量Fe粉反應(yīng)，無Fe3+生成，與少量Fe粉可以生成三價(jià)鐵離子，錯(cuò)誤；B，Cu與Fe3+可生成Cu2+和Fe2+不會(huì)有黑色固體生成，錯(cuò)誤；C，鋁受熱后生成高熔點(diǎn)的氧化鋁，阻礙了內(nèi)部的鋁融化滴落，現(xiàn)象錯(cuò)誤；D，根據(jù)溶度積的應(yīng)用原理，沉淀向溶度積小的物質(zhì)轉(zhuǎn)化，正確。

答案：D。

題型三、考查對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

例3（2011年北京理綜，11）下列實(shí)驗(yàn)方案中，不能測(cè)定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是（ ）。

A.取a g混合物充分加熱，減重b g

B.取a g混合物與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，加熱、蒸干、灼燒，得b g固體

C.取a g混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出氣體用堿石灰吸收，增重b g

D.取a g混合物與足量Ba（OH）2溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、烘干，得b g固體

解析NaHCO3受熱分解而Na2CO3受熱不分解，因而根據(jù)加熱后固體質(zhì)量減少可求出NaHCO3的質(zhì)量，進(jìn)而求得Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，A項(xiàng)正確；方案B最后所得b g固體為氯化鈉，含有b58.5mol Na+，根據(jù)Na+守恒，可得

n（NaHCO3）+2n（Na2CO3）=b58.5 mol①

根據(jù)混合物質(zhì)量可得

84 g·mol-1×n（NaHCO3）+106 g·mol-1×n（Na2CO3）=a g②

①②聯(lián)立可得二者的質(zhì)量，從而求得質(zhì)量分?jǐn)?shù)，B項(xiàng)正確；堿石灰的成分為NaOH、CaO，會(huì)吸收二氧化碳和水蒸氣，b g為CO2和H2O的總質(zhì)量，無法計(jì)算混合物的總物質(zhì)的量，應(yīng)將所得氣體先通過濃硫酸再用堿石灰吸收方可，C項(xiàng)錯(cuò)誤；方案D最后所得b g固體為BaCO3，為b197mol，根據(jù)碳元素守恒可知Na2CO3與NaHCO3的物質(zhì)的量之和為b197mol，又知兩物質(zhì)的質(zhì)量之和為a g，故可求得碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，D項(xiàng)正確。

答案：C。

題型四、考查元素周期律與基本概念

例4（2015年江蘇）在CO2中，Mg燃燒生成MgO和C。下列說法正確的是（ ）。

A.元素C的單質(zhì)只存在金剛石和石墨兩種同素異形體

B.Mg、MgO中鎂元素微粒的半徑：r（Mg2+）>r（Mg）

C.在該反應(yīng)條件下，Mg的還原性強(qiáng)于C的還原性

D.該反應(yīng)中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為熱能

解析A，碳元素還存在C60C70等同素異形體，A錯(cuò)誤；B，根據(jù)半徑大小比較的方法，先看層數(shù)，鎂原子層數(shù)多于鎂離子，鎂原子半徑大，B錯(cuò)誤；C，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中，還原劑的還原能力大于還原產(chǎn)物的還原能力，Mg是還原劑，C是還原產(chǎn)物，故C正確；D，除去熱能外，還會(huì)有光能，D錯(cuò)誤。

答案：C。

題型五、金屬的制備原理與方法

例5（2013年高考試題改編）金屬冶煉和處理常涉及氧化還原反應(yīng)。

（1）由下列物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬時(shí)采用電解法的是（）。

a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3

（2）用鋁和金屬氧化物反應(yīng)制備金屬單質(zhì)是工業(yè)上較常用的方法。如：

2Al+4BaO高溫3Ba↑+BaO·Al2O3

常溫下Al的金屬性比Ba的金屬性 （選填“強(qiáng)”“弱”）。利用上述方法可制取Ba的主要原因是 。

a.高溫時(shí)Al的活潑性大于Ba

b.高溫有利于BaO分解

c.高溫時(shí)BaO·Al2O3比Al2O3穩(wěn)定

d.Ba的沸點(diǎn)比Al的低

解析（1）金屬活動(dòng)性表Al以前的金屬屬于活潑金屬，一般采用電解法，故此，選b、d。

（2）該反應(yīng)利用Ba的沸點(diǎn)低，首先揮發(fā)出來，導(dǎo)致平衡右移，從而制得Ba。

答案：（1）b d（2）弱；d。

（收稿日期：2016-02-15）