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專題3.14 鈉、鎂、鋁方面試題的解題方法與技巧 高考對(duì)鈉及其化合物的考查重點(diǎn)是鈉的氧化物和鈉鹽的性質(zhì)、推斷、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)探究。鈉的化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系是聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際的重要切入點(diǎn)。常以框圖題形式出現(xiàn)在綜合題中，應(yīng)用心體會(huì)。鎂、鋁及其化合物的知識(shí)點(diǎn)豐富，性質(zhì)應(yīng)用廣泛，命題空間大。以實(shí)驗(yàn)為手段，以工業(yè)生產(chǎn)為背景，以圖像分析和計(jì)算為重點(diǎn)，題型靈活、是高考的熱點(diǎn)。預(yù)計(jì)2019年仍以實(shí)際情景為依托，以元素化合物知識(shí)為載體，融元素化合物、化學(xué)基本理論、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算、圖像分析等知識(shí)于一體，既考查考生對(duì)知識(shí)的整合能力，又考查新課標(biāo)的三種能力，并提高從化學(xué)視角分析和解決實(shí)際問題的能力。題型有選擇題和填空題；以選擇題形式考查Na、Mg、Al單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用，在Ⅱ卷中與化學(xué)反應(yīng)原理結(jié)合考查綜合推斷，實(shí)驗(yàn)探究和無機(jī)化工流程圖，以填空題形式考查。 一、鈉及其化合物 1、氧化鈉和過氧化鈉：Na2O和Na2O2的比較 物質(zhì) 氧化鈉(Na2O) 過氧化鈉(Na2O2) 色態(tài) 白色固體 淡黃色固體 類別 堿性氧化物 過氧化物（非堿性氧化物） 電子式 氧的價(jià)態(tài) －2 －1 陰陽離子個(gè)數(shù)比 1∶2 1∶2 生成條件 常溫 加熱或點(diǎn)燃 熱穩(wěn)定性 不穩(wěn)定(加熱時(shí)被空氣氧化 穩(wěn)定 與水反應(yīng)的化學(xué)方程式 Na2O＋H2O＝2NaOH 2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑ 與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式 Na2O2＋CO2＝Na2CO3 2Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2 與酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 Na2O＋2HCl＝2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl＝4NaCl＋2H2O＋O2↑ 主要用途 用于制取少量Na2O2 強(qiáng)氧化劑、漂白劑、供氧劑 2、碳酸鈉與碳酸氫鈉 名稱 碳酸鈉(Na2CO3) 碳酸氫鈉(NaHCO3) 俗名 純堿或蘇打 小蘇打 物理性質(zhì) 色態(tài) 白色晶體 細(xì)小白色晶體 水溶性 易溶于水，溶液呈堿性 易溶于水(但比Na2CO3溶解度小)，溶液呈堿性 化學(xué) 性質(zhì) 穩(wěn)定性 穩(wěn)定，但結(jié)晶碳酸鈉(Na2CO310H2O)易風(fēng)化 不穩(wěn)定，受熱易分解 2NaHCO3＝Na2CO3＋H2O＋CO2↑ 與H＋反應(yīng) CO＋2H＋＝H2O＋CO2↑ HCO＋H＋＝H2O＋CO2↑ 與堿反應(yīng) [Ca(OH)2] 與OH－不反應(yīng)，但Ca2＋＋CO＝CaCO3↓ Ca2＋＋OH－＋HCO＝CaCO3↓＋H2O(堿過量) Ca2＋＋2OH－＋2HCO＝CaCO3↓＋CO＋2H2O(堿不足) 鹽 CaCl2 Ca2＋＋CO＝aCO3↓ 不反應(yīng) 硫酸鋁 2Al3＋＋3CO＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋3CO2↑ 3HCO＋Al3＋＝Al(OH)3↓＋3CO2↑ 主要用途 玻璃、造紙、制皂、洗滌 發(fā)酵、醫(yī)藥、滅火器 相互轉(zhuǎn)化 Na2CO3NaHCO3 方法技巧： 1、金屬鈉與酸溶液反應(yīng)： Na與H2O反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是Na置換H2O電離出的H＋。酸溶液中H＋主要由酸電離得到，所以Na投入酸溶液中時(shí)，首先與酸反應(yīng)，且比在純水中反應(yīng)劇烈，只有當(dāng)酸反應(yīng)完后，才與水反應(yīng)。例如少量Na投入鹽酸中先發(fā)生反應(yīng)：2Na＋2HCl＝2NaCl＋H2↑。 2、鈉與鹽溶液的反應(yīng)： 鈉與鹽溶液反應(yīng)，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，即金屬離子周圍有一定數(shù)目的水分子包圍著，不能和鈉直接接觸，所以鈉先與水反應(yīng)，然后生成的堿再與鹽反應(yīng)。例如鈉與氯化鐵溶液反應(yīng)：2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑，3NaOH＋FeCl3＝Fe(OH)3↓＋3NaCl。 方法技巧 1、“鋁三角”之間的轉(zhuǎn)化 （1）“鋁三角”之間的轉(zhuǎn)化： （2）有關(guān)Al(OH)3沉淀的計(jì)算： ①Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、②Al(OH)3＋OH－=== AlO2－＋2H2O 由①②得：③Al3＋＋4OH－=== AlO2－＋2H2O，則 ≤3時(shí)，發(fā)生反應(yīng)①，則：n[Al(OH)3]＝1/3n(OH－)； ≥4時(shí)，發(fā)生反應(yīng)③，無Al(OH)3生成； 3＜＜4時(shí)，發(fā)生反應(yīng)①②，則：n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)。 2、有關(guān)鋁及其化合物的反應(yīng)圖像 （1）反映Al3＋、Al(OH)3、AlO之間轉(zhuǎn)化的有關(guān)圖像： a、把強(qiáng)堿溶液逐滴加入到鋁鹽(Al3＋)溶液中至過量 ①現(xiàn)象：先有白色沉淀產(chǎn)生，然后沉淀逐漸溶解。 ②有關(guān)反應(yīng)：A→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、B→D：Al(OH)3＋OH－=== AlO2－＋2H2O ③圖像： 。 b、把鋁鹽(Al3＋)溶液逐滴加入到強(qiáng)堿溶液中至過量 ①現(xiàn)象：先無明顯現(xiàn)象，然后逐漸產(chǎn)生大量的白色沉淀。 ②有關(guān)反應(yīng)：A→B：Al3＋＋4OH－=== AlO2－＋2H2O、B→C：Al3＋＋3 AlO2－＋6H2O===4Al(OH)3↓ ③圖像： 。 c、在AlO溶液中逐滴加入強(qiáng)酸至過量 ①現(xiàn)象：先生成白色沉淀，隨后沉淀逐漸溶解。 ②有關(guān)反應(yīng)：A→B：AlO2－＋H＋＋2H2O===Al(OH)3↓、B→D：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O ③圖像： 。 d、在強(qiáng)酸溶液中逐滴加入AlO溶液至過量： ①現(xiàn)象：先無明顯現(xiàn)象，反應(yīng)一段時(shí)間后逐漸產(chǎn)生白色沉淀。 ②有關(guān)反應(yīng)：A→B：4H＋＋AlO2－===Al3＋＋4H2O、B→C：Al3＋＋3 AlO2－＋6H2O===4Al(OH)3↓ ③圖像： 。 e、向含Mg2＋和Al3＋的酸性溶液中逐滴加入強(qiáng)堿溶液： ①現(xiàn)象：無明顯現(xiàn)象→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→減少→不變 ②反應(yīng)：O→A：H＋＋OH－===H2O、A→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、B→C：Al(OH)3＋OH－=== AlO2－＋2H2O。 ③圖像[c(Mg2＋)＝c(Al3＋)]： 。 （2）反映Al3＋、Al(OH)3、AlO2－之間轉(zhuǎn)化的計(jì)算——數(shù)軸分析與圖表法 ①根據(jù)AlCl3與NaOH的量計(jì)算生成Al(OH)3的量： ②根據(jù)AlCl3與Al(OH)3的量計(jì)算需要NaOH的量 NaOH的量 n(NaOH) 當(dāng)NaOH不足時(shí) n(NaOH)＝3n[Al(OH)3] 當(dāng)NaOH過量時(shí) n(NaOH)＝3n(Al3＋)＋{n(Al3＋)－n[Al(OH)3]}＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3] ③根據(jù)NaAlO2與HCl計(jì)算生成Al(OH)3的量： ④根據(jù)Al(OH)3和NaAlO2的量計(jì)算需要加入的HCl的量 HCl的量 n(HCl) 當(dāng)HCl不足時(shí) n(HCl)＝n[Al(OH)3] 當(dāng)HCl過量時(shí) n(HCl)＝n(AlO2－)＋3{n(AlO2－)－n[Al(OH)3]} ＝4n(AlO2－)－3n[Al(OH)3] 三、鎂及其化合物 鎂及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖： 方法技巧 鎂是重要輕金屬，具有較強(qiáng)還原性。鎂及其化合物在工業(yè)及生活中有著重要而廣泛的用途，代表題型有；天平平衡判斷題，鎂的強(qiáng)還原性，與鋁及其化合物的聯(lián)系、海水提鎂等。 （1）熟悉鎂及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系。 （2）將鋁及其化合物的兩性與過量計(jì)算相結(jié)合。 （3）結(jié)合圖像綜合分析。注意正確理解圖象的涵義。圖示中每個(gè)曲線或每條曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（拐點(diǎn)），都反映了特定的反應(yīng)，若沒有找對(duì)，或?qū)ι沙恋砗统恋砣芙馑杓尤耄ɑ蛲ㄈ耄┤芤海ɑ驓怏w）的量之比沒搞清，易導(dǎo)致錯(cuò)誤。 B. 一般情況下強(qiáng)氧化性物質(zhì)可用于殺菌消毒，ClO2中Cl元素為+4價(jià)，處于較高價(jià)態(tài)，易得電子，具有強(qiáng)氧化性，可用于自來水的殺菌消毒，故B項(xiàng)錯(cuò)誤； 【點(diǎn)睛】 本題側(cè)重考查物質(zhì)的性質(zhì)及用途，注重化學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系，體現(xiàn)素質(zhì)教育的價(jià)值。其中A選項(xiàng)硅及其化合物的用途是?？键c(diǎn)，也是易混知識(shí)。硅單質(zhì)常用于太陽能電池、半導(dǎo)體材料與計(jì)算機(jī)芯片等；二氧化硅是石英、水晶、瑪瑙及光導(dǎo)纖維的成分；硅酸鹽常用于玻璃、水泥和陶瓷等，學(xué)生要理清這些物質(zhì)的用途，不可混為一談。 2．下列金屬中，表面自然形成的氧化層能保護(hù)內(nèi)層金屬不被空氣氧化的是(　 　) A．Cu B．Na C．Fe D．Al 【答案】D 【解析】 試題分析：A、銅在空氣中不能形成氧化層，跟空氣中的CO2、H2O、O2形成了堿式碳酸銅，錯(cuò)誤；B、鈉和氧氣反應(yīng)生成的氧化鈉是粉末狀物質(zhì)，不是致密的氧化膜，不能阻礙反應(yīng)的進(jìn)行，錯(cuò)誤；C、鐵在空氣中易被氧化成疏松的氧化鐵，不能保護(hù)內(nèi)部金屬，錯(cuò)誤；D、像鋁、鎂在空氣中易于氧氣反應(yīng)，在表面生成一層致密的氧化膜，該氧化膜能夠保護(hù)內(nèi)部金屬不被氧化，正確。 考點(diǎn)：考查鋁、銅、鈉、鐵的化學(xué)性質(zhì)。 3．下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是： A．Na2O2吸收CO2產(chǎn)生O2，可用作呼吸面具供氧劑 B．C1O2具有還原性，可用于自來水的殺菌消毒 C．SiO2硬度大，可用于制造光導(dǎo)纖維 D．氫氟酸具有酸性，可用來蝕刻玻璃 【答案】A 【解析】 【詳解】 4．NaCl是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)(如下圖所示)。下列說法正確的是( ) A．用Cl2制備漂白粉時(shí)，是將Cl2通入到石灰水中 B．由氯化鈉制備純堿的過程中，利用了物質(zhì)溶解度的差異 C．常溫下干燥Cl2能用鋼瓶貯運(yùn)，所以Cl2不與鐵反應(yīng) D．圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) 【答案】B 【解析】 【分析】 A. Cl2與石灰乳反應(yīng)制備漂白粉； B.在制備純堿的過程中，是利用了碳酸氫鈉比碳酸鈉溶解度??； C.加熱條件下，氯氣和鐵反應(yīng)生成氯化鐵； D. 氯化鈉轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉，碳酸氫鈉轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕c都不是氧化還原反應(yīng)； 【詳解】 A. 用Cl2制備漂白粉時(shí)，是將Cl2通入到石灰乳中，A錯(cuò)誤； B.在制備純堿的過程中，是利用了碳酸氫鈉比碳酸鈉溶解度小，B正確； C. 氯氣和鐵在加熱情況下反應(yīng)，常溫下干燥Cl2與鐵不反應(yīng)，可以用鋼瓶貯運(yùn)，C錯(cuò)誤； D. 圖示中氯化鈉轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉，碳酸氫鈉轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕c都不是氧化還原反應(yīng)，D錯(cuò)誤； 綜上所述，本題選B。 【點(diǎn)睛】 解答本題的關(guān)鍵是要掌握各種物質(zhì)的性質(zhì)，只有掌握了物質(zhì)的性質(zhì)才能確定物質(zhì)之間能否反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)。 8．下列制取CO2、通過CO2和NaAlO2溶液制取Al(OH)3、分離并加熱Al(OH)3制Al2O3的裝置和原理能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　) A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】 【詳解】 9．鋁土礦的主要成分為Al2O3、Fe2O3和SiO2，工業(yè)上經(jīng)過如圖所示工藝可以冶煉金屬鋁。下列說法中不正確的是 A．①②中除加試劑外，還需要進(jìn)行過濾操作 B．a(chǎn)、b中鋁元素的化合價(jià)相同 C．④進(jìn)行的操作是過濾、加熱，而且d一定是氧化鋁 D．③中需要通入過量的氨氣 【答案】D 【解析】 【詳解】 10．有一包粉末狀固體，可能是由A12(SO4)3、CuCl2、KNO3、Na2O中的一種或幾種組成的。為了探究它的成分，某學(xué)習(xí)小組做了如下實(shí)驗(yàn)。 ①取適量粉末投入蒸餾水中，粉末完全溶解，得到藍(lán)色透明溶液A。 ②取A溶液少量，向其中逐滴滴加稀的燒堿溶液直到過量，觀察到先有沉淀岀現(xiàn)，而后沉淀逐漸增多，然后沉淀又逐漸減少，但最終仍有部分藍(lán)色沉淀。 ③再取A溶液兩份，一份滴加BaCl2溶液后，出現(xiàn)白色沉淀；另一份滴加硝酸銀溶液后也出現(xiàn)白色沉淀。 請(qǐng)回答下列問題： （1）原白色粉末一定含有____________，一定不含____________，可能含有___________(填化學(xué)式)； （2）寫出過程②中涉及到的離子方程式：_______________，_______________，_______________； （3）如果要進(jìn)一步確定可能存在的物質(zhì)，進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論是：___________________。 【答案】CuCl2和Al2(SO4)3 Na2O KNO3 Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓ Al3++3OH-=Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O 用潔凈的鉑金絲蘸取原樣品在酒精燈火焰上灼燒，透過藍(lán)色鈷玻片觀察火焰顏色，若為紫色則含有KNO3，否則不含 【解析】 【分析】 ② 取適量粉末投入蒸餾水中，粉末完全溶解，得到藍(lán)色透明溶液A，說明含有CuCl2，則一定不含Na2O； ②取A溶液少量，向其中逐滴滴加稀的燒堿溶液直到過量，觀察到先有沉淀出現(xiàn)，而后沉淀逐漸增多，然后沉淀又逐漸減少，但最終仍有部分藍(lán)色沉淀，說明含有Al2(SO4)3； ③再取A溶液兩份，一份滴加BaCl2溶液后，出現(xiàn)白色沉淀；另一份滴加硝酸銀溶液后也出現(xiàn)白色沉淀，說明溶液中含有硫酸根離子和氯離子，不能確定是否含有KNO3，以此解答該題。 【詳解】 【點(diǎn)睛】 本題考查物質(zhì)的檢驗(yàn)和鑒別的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。本題的易錯(cuò)點(diǎn)為Na2O的判斷，要注意氧化鈉能夠與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，氫氧化鈉與氯化銅反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀。