21.在水溶液中铝元素可以__________或__________两种离子存在,若以__________离子存在水pH值必小于7,若以___________离子存在于水溶液中,pH值必大于7,将分别含有上述离子的两种溶液混和时,析出白色沉淀物,发生反应的离子方程式是__________。
22.有阳离子Al3+、Na+、Mg2+、Ba2+和阴离子CO32-、AlO2-、Cl-、OH-相互形成化合物A、B、C、D、E。试根据其主要性质填写下列分子式。并按要求写出有关离子方程式。
(1)A可由明矾和氨水反应而制得。A________,离子方程式______________。
(2)B微溶于水,可溶于稀H2 SO4,而生成无色澄清溶液,且放出气体。
B___________,离子方程式___________________。
(3)C的水溶液的PH值大于7,通入过量CO2气体可产生沉淀。
C____________,离子方程式___________________。
(4)D的水溶液的PH值小于7,与C溶液混和只产生一种沉淀。
D____________,离子方程式___________________。
(5)E的水溶液的PH值大于7,与D溶液混和产生白色沉淀和气体。
E____________,离子方程式___________________。
23.下图分别表示向I中的溶液逐渐加入(或通入)Ⅱ中的试剂的物质的量(横坐标)与产生沉淀的量(纵坐标)之间的关系。
Ⅰ溶液:A饱和和石灰水B 氯化铝溶液C 偏铝酸钠溶液D 酸化的氯化铝、氯化镁溶液E 氢氧化钠溶液
Ⅱ溶液:a氢氧化钠溶液 b稀盐酸 c氨水 d二氧化碳 e氯化铝溶液
试将图号对应的溶液标号填入下表(注意:答案不能重复)
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图号 |
(1) |
(2) |
(3) |
(4) |
(5) |
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答 |
Ⅰ |
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案 |
Ⅱ |
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24.
准确称取6g铝土矿样品(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)
放入盛有100mL某浓度的硫酸溶液的烧杯中,充分反应后过
滤,向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液,产生的沉淀的质
量m与加入NaOH溶液的体积V的关系如右图所示。请填
空回答:
(1)H2SO4溶液的物质的量浓度为_________.
(2)若a=2.3mL,用于沉淀Fe3+消耗NaOH溶液的体积是________mL。铝土矿各组成成分的质量分数:
Al2O3%________,Fe2O3%________,SiO2%_________.
(3)a值的范围应是__________,在这个范围内,a值越大,______含量越小。
(二)铝、硅的相似性
铝、硅虽然不属于同主族,但因们于阶梯玫的两侧,故Al和Si及其人经合物的化学性质有许多相似之外,被称为“孪生兄妹”
现对其单质、氧化物及其水化物比较如下:
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单质 |
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与O2反应 |
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与Cl2反应 |
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与氧化物反应 |
2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe |
Si+2FeO 2Fe+SiO2 |
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与酸反应 |
2Al+6HF=2AlF3+3H2↑ |
Si+4HF=SiF4+H2↑ |
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与碱液反应 |
2Al+2H2+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑ |
Si+2H2O+2NaOH=Na2SiO3+2H2↑ |
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氧化物 |
Al2O3 |
SiO2 |
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与碱液反应 |
Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O |
SiO2+2OH-=SiO32-+H2O |
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与酸液反应 |
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与碱性氧化物反应 |
Al2O3+CaO Ca(AlO2)2 |
SiO2+CaO CaSiO3 |
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氧化物对应水化物 |
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受热分解 |
2Al(OH)3 Al2O3+3H2O |
H2SiO3 SiO2+H2O |
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与酸反应 |
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O |
不反应 |
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与碱反应 |
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O |
H2SiO3+2OH-=SiO32-+2H2O |
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含氧酸盐 |
NaAlO2 |
Na2SiO3 |
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与强酸反应 |
AlO2-+H++H2O==Al(OH)3↓ |
SiO32-+2H+=H2SiO3↓ |
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与弱酸反应 |
AlO2-+CO2+2H2O==Al(OH)33↓+HCO3- 2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)33↓+CO32- |
SiO32-+2CO2+H2O=H2SiO3+2HCO3- SIo32-+CO2+2H2O=H2SiO3+CO32- |
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水解呈碱性 |
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双水解反应 |
AlO2-+NH4++H2O==Al(OH)3↓+NH3↑ |
SiO32-+2NH4+=H2SiO3↓+2NH3↑ |
(一)Mg、Al性质的相似性和差异性
Mg和Al属于同周期相邻的两种金属元素,是第ⅡA、ⅢA族析重要代表元素。它们具有强的还原性,但Al正处在周期表中金属与非金属分界线旁,因而Al具有特殊性质。
关于Mg、Al的物理学性质差异可从金属键的强弱分析入手。镁铝合金的特点是质轻而更度和强度都较大,且Mg、Al在常温下即可被空气中O2氧化,生成致密氧化物保护膜,具有一定的抗腐蚀性,因而它们具有广泛的用途。
比较镁和铝
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物 理 性 质 |
光泽 密度 |
Mg |
Al |
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银白色
轻金属 |
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原子或离半径 金属键能 溶、沸点 硬度 |
> < < < |
||
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化 学 性 质 |
露置于空气 |
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常温很快被氧化形成致密保护膜,抗蚀性能强于镁 |
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燃烧 (与O2反应条件及现象) |
2Mg+O2 2MgO |
4Al+3O2=2Al2O3 |
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与氧化物反应 (置换) |
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2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe +Q |
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与其它非金属反应 |
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2Al+3S Al2S3 |
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与H2O反应 |
Mg+2H2O(沸) Mg(OH)2+ H2↑ |
2Al+6H2O(沸) 2Al(OH)3 +3H2↑ |
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与非氧化性酸反应 |
Mg+2H+=Mg2++H2↑ |
2Al+6H+=2Al3++3H2↑ |
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与强氧化性酸反应 |
能反应,无H2放出 |
常温 被浓H2SO4、浓HNO3钝化 |
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与强碱液反应 |
不反应 |
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO3 +3H2↑ |
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存 在 |
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Al2O3 Al |
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冶 炼 |
MgCl2 Mg |
制合金、飞机、汽车、轮船部件、导线、日用品 |
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用 途 |
制合金、飞机、汽车部件、烟火、照明弹等 |
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注意:
1.
镁在空气中燃烧所得产物质种类
MgO
Mg Mg3N2
MgO+e
想一想:为什么镁在空气中燃烧产生主要为MgO?
2.比较Mg分别在O2、N2、CO2中燃烧所得产物质量的大小
(1)等物质的量的Mg分别在足量的气体中燃烧
①
Mg -
O2 - MgO
1mol 40g
②Mg -
N2 -
Mg3N2
产物质量大小顺序:
1mol
g
③>①>②
③Mg-
CO2 - MgO+
C
1mol 46g
(2)等物质的量的气体与足量Mg反应
①O2 - 2MgO
1mol 80g 产物质量大小顺序
②N2 - Mg3N2 ②>③>①
1mol 100g
③CO2 - 2MgO+C
3.Al与NaOH溶液反应的电子转移情况。
常见的错误有:
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2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
其实该反应的氧化剂只有水。为什么?
从Al与NaOH溶液反应本质分析:
2Al+6H2O == 2Al(OH)3+3H2↑ ……①
2Al(OH)3+2NaOH==2NaAlO2+4H2O ……②
①+②得
2Al+2NaOH+6H2O==2NaAlO2+3H2↑+4H2O
其中NaOH所起的作用:
上述反应①通常条件是微弱的,但NaOH溶液能溶解Al(OH)3促使反应①程度增大。故NaOH仅表现碱性。
4.铝热反应
(1)定义:Al+MxOy M+Al2O3 + 放出大量热
铝热剂 引发反应发生 特点
使高熔点金属熔化
(2)原因: ①Al的强还原性
②Al的亲氧性强
(3)应用: ①冶炼高熔点金属(如Fe、Cr、V、Mn等)
②焊接金属。