钠与铝5年高考3年模拟北京专用试题.docx
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钠与铝5年高考3年模拟北京专用试题
金属活动性顺序表
KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu
原子结构钠离子结构
钠的物理性质
钠是一种质软的、银白色、有金属光泽的金属。
具有良好的导电性、导热性，密度比水小，熔点低。
钠要保存在石蜡油或煤油中；发生火灾有钠时，用沙土灭火。
钠在周期表中位置：
第三周期第ⅠA主族，易失去一个电子
钠的化学性质
（1）单质钠非常活泼，易与氧气反应生成白色Na2O
反应式：
4Na+O2==2Na2O
因此实验室中单质Na存放在石蜡油或煤油中，以隔绝空气。
（2）Na在空气中受热后燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体——Na2O2
反应式（2Na+O2==Na2O2）
Na在氯气中燃烧（2Na+Cl22NaCl）
（3）钠与水的反应
实验现象
a.“浮”：
将钠投入水中，钠浮在水面上，说明钠的密度比水小。
b.“熔”：
钠熔化成小球，说明钠的熔点低，且该反应是放热反应。
c.“游”：
钠球在水面上游动，并伴有嘶嘶声，说明有气体生成。
d.“红”：
反应后的溶液能使酚酞变红，说明反应生成了碱性物质。
反应方程式
（2Na+2H2O==2NaOH+H2↑）
离子方程式
（2Na+2H2O==2Na++2OH-+H2↑）
钠与水反应的实质是钠与水电离出的H+反应。
（4）钠与酸、盐溶液反应规律
①Na与酸溶液反应实质是钠直接跟酸电离出的H＋反应，比在纯水中反应剧烈（而不是钠与水反应生成NaOH，然后NaOH再与酸反应）
②Na与盐溶液反应实质是Na先与H2O发生反应，生成NaOH和H2，NaOH再跟盐发生反应
例如：
将一小块钠分别投入CuSO4溶液、NH4Cl溶液中发生反应的离子方程
（1）2Na+2H2O+Cu2+=Cu（OH）2↓+2Na++H2 ↑
（2）2Na＋2NH4Cl2Na++2NH₃↑+H₂↑
钠的氧化物
名称
氧化钠（Na2O）
过氧化钠（Na2O2）
颜色、状态
白色固体
淡黄色固体
物质类别
碱性氧化物
过氧化物
转变
2Na2O+O2
2Na2O2
与水反应
Na2O＋H2O==2NaOH
2Na2O2＋2H2O==4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2==Na2CO3
2Na2O2＋2CO2==2Na2CO3＋O2↑
与盐酸反应
Na2O+2HCl==2NaCl+H2O
2Na2O2＋4HCl==4NaCl+2H2O＋O2↑
用途
-
氧化剂、供氧剂、漂白剂
保存
隔绝空气、密封保存
隔绝空气、远离易燃物、密封保存，呼吸面具或潜水艇氧气来源
注意
①过氧化钠和干燥的CO2是不反应的，必须跟潮湿的CO2才反应
实际反应过程：
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
生成的水再和Na2O2反应，这么循环进行下去。
②过氧化钠和水的反应过程
Na2O2+H2O===2NaOH+H2O2；并放出热量；
促使H2O2分解成H20和O2
因其反应迅速故写成：
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2
过氧化钠的强氧化性
（1）Na2O2和SO2反应
Na2O2+SO2=Na2SO4
（2）Na2O2投入FeCl溶液中，可以将Fe2+氧化成Fe3+，同时生成Fe（OH）3沉淀
分析过程：
Na2O2具有氧化性,可以把Fe2+氧化成Fe3+,自己被还原成OH-,反应离子方程式为：
（先不考虑沉淀）
Na2O2+2Fe2++2H2O==2Fe3++4OH-+2Na+
由于三价Fe可以与OH-形成沉淀,并且是1:
3关系,从离子方程式可以看出,最好把OH-配成3的倍数,就可以全部与三价Fe形成沉淀了,
3Na2O2+6Fe2++6H2O==6Fe3++12OH-+6Na+
3Na2O2+6Fe2++6H2O==4Fe（OH）3+2Fe3++6Na+
最后补上Cl-
3Na2O2+6FeCl2+6H2O==4Fe（OH）3+2FeCl3+6NaCl
（3）Na2O2投入氢硫酸中，可以将H2S氧化成单质硫。
Na2O2+H2S=2NaOH+S↓
（4）Na2O2投入Na2SO3溶液中，可以将SO32－氧化成SO42－
Na2O2+H2O+Na2SO3＝2NaOH+Na2SO4
（5）Na2O2投入品红溶液中，因其强氧化性，可以将品红溶液褪色。
Na2CO3和NaHCO3比较
碳酸钠（Na2CO3）
碳酸氢钠（NaHCO3）
俗名
纯碱或苏打
小苏打
色态
白色晶体
细小白色晶体
水溶性
易溶于水，
溶液呈碱性使酚酞变红
易溶于水（但比Na2CO3溶解度小）
溶液呈碱性（酚酞变浅红）
热稳定性
受热难分解
受热易分解
2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O
与酸的反应及反应速率
CO32﹣＋2H＋
CO2↑＋H2O
HCO32﹣＋H＋
CO2↑＋H2O
反应速率：
两者等浓度时，Na2CO3比NaHCO3慢
主要用途
玻璃、造纸
制皂、洗涤
发酵、医药、灭火器
转化关系
Na2CO3＋CO2＋H2O
2NaHCO3
CO3－＋H2O＋CO2
HCO3－
例题：
（12北京）下列解释实验现象的反应方程式正确的是（ ）
A切开的金属Na暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗：
2Na+O2═Na2O2
B向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液，白色沉淀变成黑色2AgCl+S2-═Ag2S↓+2Cl－
CNa2O2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色黏稠物：
2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2
D向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀：
2HCO3－+Ca2++2OH－═CaCO3↓+CO32－+2H2O
解释：
A、切开的金属Na暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗是生成氧化钠的原因，故A错误；
B、向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液，硫化银溶解性小于氯化银，实现沉淀转化，白色沉淀变成黑色：
2AgCl+S2-═Ag2S↓+2Cl-，故B正确；
C、Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色黏稠物是因为2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2，生成的氢氧化钠潮解，故C错误；
D、向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀：
HCO3-+Ca2++OH-═CaCO3↓+H2O，故D错误；故选B．
Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法
1.根据与酸溶液反应放出CO2速率快慢
NaHCO3溶液与HCl溶液反应，一步即可放出CO2气体，
HCO3－+H+=H2O+CO2↑
Na2CO3与盐酸反应分两步进行：
第一步反应为：
Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3；此时尚无气体产生
第二步反应为：
NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
故将相同物质的量浓度的盐酸分别滴入到相同物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中，前者放出的气体速率较快。
2根据固体加热是否放出气体鉴别
Na2CO3受热分解产生CO2，而NaHCO3受热不分解。
3.根据两溶液与BaCl2（或CaCl2）溶液反应是否产生沉淀鉴别
Na2CO3与BaCl2（或CaCl2）反应产生沉淀，而NaHCO3不会；思考能否用Ba（OH）2或者Ca（OH）2鉴别
例题：
下列方法不能用于鉴别Na2CO3和NaHCO3固体的是
A．分别加热两种固体，将放出的气体通入澄清石灰水
B．分别取两种固体溶于水，滴加Ba（OH）2溶液，观察是否生成沉淀
C．分别取两种固体各1g，滴入几滴水振荡，用手触摸试管底部
D．分别取等质量的固体与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧称重
焰色反应
是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征的颜色的反应。
实验步骤:
a.点燃酒精灯
b.把嵌在玻璃棒上的铂丝在稀盐酸里清洗后，放在酒精灯的外焰上灼烧，直到跟原来的火焰的颜色一样时
c.再用铂丝蘸被检验溶液，然后放在火焰上，这时就可以看到被检验溶液里所含元素的特征焰色。
例如，蘸取碳酸钠溶液灼烧时，看到的火焰呈黄色。
蘸取碳酸钾溶液，放到灯焰上灼烧，隔着蓝色钴玻璃观察，火焰呈浅紫色。
d.实验完毕，要用稀盐酸洗净铂丝，在火焰上灼烧到没有什么颜色后，才能再去蘸另一种溶液进行焰色反应。
注意：
（1）焰色反应是物理变化，不是化学变化
（2）焰色反应是元素的性质，不会因为元素的存在形式的改变而改变。
（3）使用稀盐酸清洗的原因：
稀盐酸与金属生成金属氯化物，而金属氯化物在加热高温时易挥发。
铝及其化合物
1、原子结构示意图：
铝原子氯离子
2、周期表中位置：
第三周期ⅢA族
镁原子核外有三个电子，在化学反应中，容易失去最外层的三个电子，显+3价。
物理性质：
具有银白色光泽，硬度和密度小（飞机），具有良好的导电导热性（铝线、铝壶）和延展性。
常温下能被氧气氧化在表面形成致密的氧化膜，因而具有很好的耐腐蚀性。
化学性质：
铝与O2反应
常温时：
表面形成致密的氧化膜，失去光泽4Al+3O2==2Al2O3
点燃时：
剧烈反应，发光放热4Al+3O2==（点燃）2Al2O3
用坩埚钳夹住一块铝箔，在酒精灯上加热至其溶化
实验现象
铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落
原因是：
铝箔加热时与O2发生反应生成氧化膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下。
铝与酸反应
①、与非氧化性强酸（盐酸、稀硫酸）反应
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑
离子方程式2Al+6H+=2Al3++3H2↑
②、与强氧化性酸（浓硫酸、浓硝酸）——发生钝化
金属钝化的实质是金属被浓硫酸、浓硝酸氧化,表面生成一层致密的氧化膜,这种氧化膜不溶于浓硫酸、浓硝酸,因为浓硫酸、浓硝酸电离出的氢离子比较少.（电离是在水的作用下发生的,而浓硫酸里含有的水,几乎是没有的,所以电离的氢离子很少）
反应方程式：
4Al+12HNO3（浓）=2Al2O3+12NO2↑+6H2O
4Fe+12HNO3（浓）=2Fe2O3+12NO2↑+6H2O
2Al+3H2SO4（浓）=Al2O3+3SO2↑+3H2O
2Fe+3H2SO4（浓）=Fe2O3+3SO2↑+3H2O
加热时铝与浓硫酸、浓硝酸反应
2Al+6H2SO4（浓）=（加热）Al2（SO4）3+3SO2↑+6H2O
Al+6HNO3（浓）=（加热）Al（NO3）3+3NO2↑+3H2O
铝与强碱反应
2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2↑+4H2O
铝只与强碱反应，很难与弱碱反应
铝是还原剂，水为氧化剂
（3）与盐溶液反应
根据金属活动性顺序的应用，铝能把排在它后面的金属从它们的盐溶液中置换出来，如:
2Al+3CuSO4＝3Cu+Al2（SO4）3
2Al+3Cu2+＝3Cu+2Al3+
铝制容器能否用于盛放硫酸铜溶液？
铝与氧化铁的铝热反应
试验操作：
1.将氧化铁和铝粉按照体积比3:
2混合均匀制成铝热剂，装入容器内
2.取少量氯酸钾充分研碎，撒到铝热剂顶部
3.取一根10cm左右的镁条，用砂纸打磨干净，插入铝热剂顶部
4.引燃镁条，戴好墨镜，以防闪光伤眼。
5.在铝热剂下放一些废铁，可以被铝热剂燃烧时产生大量的热量熔化，变成炙热、亮黄色的铁水，非常壮观。
注意安全。
Mg条和KClO3的作用：
引燃剂
实验现象：
镁条剧烈燃烧，放出大量热能，使氧化铁粉末和铝粉在高温下发生剧烈的氧化还原反应。
最终生成液态的铁和氧化铝。
反应方程式：
2Al+Fe2O3====（高温）2Fe+Al2O3
铝的制备
铝的氧化物Al2O3
物理性质
氧化铝难溶于水，熔点很高，耐磨,也很坚固；耐火、耐高温,是冶炼金属铝的原料，也是一种比较好的耐火材料（熔点2050℃）
化学性质
Al2O3是一种典型的两性氧化物，既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水
氧化铝难溶于水，却能溶于酸或强碱溶液中。
（1）氧化铝与酸
化学反应方程式：
Al2O3+6HCl==2AlCl3+3H2O
离子反应方程式：
Al2O3＋6H+==2Al3++3H2O
（2）氧化铝与碱
化学反应方程式：
Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O
离子反应方程式：
Al2O3+2OH-==2AlO2-+H2O
3用途：
液态Al2O3被电解生成铝和氧气，氧化铝是冶炼铝的主要原料。
氢氧化铝Al（OH）3
物理性质
白色胶状固体，难溶于水，凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素，所以可作净水剂。
明矾（KAl（SO4）2•12H2O）是生活上常用的净水剂
化学性质
氢氧化铝是两性氢氧化物；既能跟强酸反应生成盐和水，又能跟强碱反应生成盐和水。
（1）与强酸反应
化学反应方程式：
Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O
离子反应方程式：
Al（OH）3+3H+==Al3++3H2O
（2）与强碱反应
化学反应方程式：
Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O
离子反应方程式：
Al（OH）3+OH-==AlO2-+2H2O
结论：
氢氧化铝既能跟强酸反应生成盐和水，又能跟强碱反应生成盐和水，所以氢氧化铝是两性氢氧化物。
注意：
Al（OH）3不能溶于较弱的酸和弱碱，只溶于强碱
原因：
AlO2-+H+（少量）+H2O=Al（OH）3↓①
Al3++3OH-（少量）=Al（OH）3↓②
①×3+②:
Al3++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓
切记：
AlO2-和H+、Al3+和OH-、Al3+和AlO2-不能共存！
这也是为什么常用氨水与硫酸铝溶液反应制取氢氧化铝，而不用氢氧化钠溶液
不稳定性：
氢氧化铝不稳定，受热易分解。
2Al（OH）3＝Al2O3＋3H2O这是工业上制取纯净氧化铝的方法。
应用
Al（OH）3是医用的胃酸中和剂中的一种，它的碱性不强，不至于对胃壁产生强烈的刺激或腐蚀作用，但却可以与酸反应，使胃液酸度降低，起到中和过多胃酸的作用，反应的离子方程式为：
Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O
服用适量的小苏打（NaHCO3），也能治疗胃酸过多，反应的离子方程式为：
HCO3-+H+=CO2↑+H2O
明矾KAl（SO4）2·12H2O
明矾易溶于水，完全电离：
KAl（SO4）2=K＋＋Al3＋＋2SO42—
常用来净水，原因是：
铝三角
铝三角是指Al3＋、Al（OH）3和AlO2—相互转化的三角关系
具体反应:
（1）
①Al3++3NH3·2H2O=Al（OH）3↓+3NH4+
②Al3++3AlO2—+6H2O=4Al（OH）3↓
③Al3++3OH—=Al（OH）3↓
（2）
Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O
（3）Al3++4OH—=AlO2—+2H2O
（4）AlO2—+H++H2O=Al（OH）3↓
（5）
①CO2+AlO2-+2H2O==2Al（OH）3↓+HCO3-
②AlO2—+H++H2O=Al（OH）3↓
（6）Al3++4OH—=AlO2—+2H2O
有关氢氧化铝的图像
（1）将NaOH溶液滴入AlCl3溶液中加至过量
原理：
AlCl3+3NaOH=Al（OH）3↓+3NaClAl（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O
现象：
先有白色沉淀，后沉淀溶解
图象：
（2）将AlCl3溶液滴入NaOH溶液中加至过量
原理：
AlCl3+4NaOH==NaAlO2+3NaCl+2H2O3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al（OH）3↓+3NaCl
现象：
先无现象，后白色产生沉淀
图象：
（3）将氨水滴入AlCl3溶液中至过量
原理：
Al3++3NH3·H2O=Al（OH）3↓+3NH4+
现象：
产生白色沉淀，沉淀不溶解。
图象：
（4）将CO2通入偏铝酸盐溶液中
原理：
CO2（少量）+2AlO2-+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-
CO2（过量）+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-
现象：
产生白色沉淀，沉淀不溶解。
图象：
（5）将HCl溶液滴入到NaAlO2溶液中至过量
原理：
H++AlO2-+H2O=Al（OH）3Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O
现象：
先有白色沉淀，后沉淀溶解
图象：
（6）将NaAlO2溶液滴入到HCl溶液中至过量
原理：
4H++AlO2-=Al3++2H2O3AlO2-+Al3++6H2O=4Al（OH）3
现象：
先无现象，后产生白色沉淀
图象：
7）将NaOH溶液滴入MgCl2和AlCl3的混合溶液中至过量
原理：
Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓Al3++3OH-=Al（OH）3↓Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O
现象：
先有白色沉淀，后沉淀部分溶解
图象：
（13北京）用含有Al2O3、SiO2和少量FeO•xFe2O3的铝灰制备Al2（SO4）3•18H2O，工艺流程如下（部分操作和条件略）：
Ⅰ．向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤：
Ⅱ．向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH约为3；
Ⅲ．加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色：
Ⅳ．加入MnSO4至紫红色消失，过滤；
Ⅴ．浓缩、结晶、分离，得到产品．
（1）H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是______．
（2）将MnO4-氧化Fe2+的离子方程式补充完整：
（3）已知：
生成氢氧化物沉淀的pH
Al（OH）3
Fe（OH）2
Fe（OH）3
开始沉淀时
3.4
6.3
1.5
完全沉淀时
4.7
8.3
2.8
注：
金属离子的起始浓度为0.1mol•L-1
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：
______．
（4）己知：
一定条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2，
①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是______．
②Ⅳ中加入MnSO4的目的是______．
（1）硫酸溶解氧化铝生成硫酸铝和水，反应的离子方程式为：
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；
故答案为：
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；
（2）高锰酸根离子在酸溶液中被还原为锰离子，亚铁离子被氧化为铁离子，反应的离子方程式为：
MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
故答案为：
5；8H+；5；4H2O；
（3）向滤液中加入过量KMnO4溶液，目的是氧化亚铁离子为三价铁离子，依据图表数据分析可知，铁离子开始沉淀和沉淀完全的溶液PH为1.5--2.8，铝离子和亚铁离子开始沉淀的溶液PH大于3，所以调节溶液的pH约为3，可以使铁离子全部沉淀，铝离子不沉淀分离；
故答案为：
pH约为3时，Fe2+和Al3+不能形成沉淀，将Fe2+氧化为Fe3+，可使铁完全沉淀；
（4）一定条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2
①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热，二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，生成的氯气是黄绿色气体，能说明沉淀中存在MnO2的现象是生成黄绿色气体；
故答案为：
生成黄绿色气体；
②MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2，过滤除去，所以可以利用MnSO4的溶液和高锰酸钾溶液反应生成二氧化锰，把过量高锰酸根离子除去；
故答案为：
除去过量的MnO4-；
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