钠镁铝的性质Word文件下载.docx
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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
Na2O+H2O=2NaOH
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
与H+反应
Na2O+2H+=2Na++H2O
2Na2O2+4H+=4Na++2H2O+O2↑
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
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱或苏打
小苏打
水溶液酸碱性
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
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
逐滴加入时,则开始无气泡,后有气体逸出
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
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2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑,溶液中Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3
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:
Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl、NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
往NaHCO3溶液中逐滴滴加盐酸,迅速产生气体,方程式为:
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
①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。
②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?
):
NH3+H2O+CO2=NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl;
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑(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、NaHCO3
B.粉末中一定不含有Na2CO3和NaCl
C.粉末中一定不含有Na2O和NaCl
D.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:
2Na2O+O2=2Na2O2。
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0.50mol/L的HCl溶液中和,则该生成物的成分是:
A.Na2O
B.Na2O2
C.Na2O和Na2O2
D.Na2O2和NaO2
HCl为0.04mol。
钠的氧化物若为Na2O,应为0.02mol×
62g·
mol-1=1.24g;
若为Na2O2,应为0.02mol×
78g·
mol-1=1.56g。
因1.5g介于1.24~1.56之间,应为二者的混合物
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(%)=________________________________________。
(1)“氨碱法”中产生的NH4Cl与Ca(OH)2作用生成CaCl2:
2NH4Cl+Ca(OH)2
2NH3↑+CaCl2+2H2O。
(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:
NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl;
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O;
(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:
2NH3+2NaCl+CO2+H2O=Na2CO3+2NH4Cl,所以:
原子利用率(%)=
×
100%=
100%;
(1)2NH4Cl+Ca(OH)2
(2)NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl;
(4)原子利用率(%)=
[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____________。
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。
A为NaHCO3,B为Na2CO3,E为Na2O2,F为NaOH;
[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1.12L氢气(标准状况),此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27g,水槽和容器内溶液的总体积为2.0L,溶液中NaOH的浓度为0.050mol·
L-1(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。
(1)Na2O+H2O=2NaOH,2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。
(2)n(NaOH余)=2.0L×
0.05mol·
L-1=0.1mol,
n(H2)=
=0.05mol,n(Al)=
=0.01mol=n(NaAlO2),
由电子守恒知:
n(Na)+3n(Al)=2n(H2),即:
n(Na)+3×
0.01mol=2×
0.05mol,得:
n(Na)=0.07mol。
由钠守恒知:
n(NaAlO2)+n(NaOH)=n(Na)+2n(Na2O),即:
0.01mol+0.1mol=0.07mol+2n(Na2O),
得:
n(Na2O)=0.02mol。
w(Na)=
≈89%。
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
(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.
2Mg+O2
2MgO 3Mg+N2
Mg3N2 Mg+Br2
MgBr2
2Al+3S
Al2S3 4Al+3O2
2Al2O3
(2)跟某些氧化物:
2Mg+CO2
2MgO+C;
2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3(铝热反应)
(3)跟水反应
Mg+2H2O
Mg(OH)2+H2↑(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:
Mg+2H+=Mg2++H2↑(比铝与酸反应快)
2Al+6H+=2Al3++3H2↑(常温下,在浓H2SO4、浓HNO3中钝化)
(5)跟碱反应
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2、镁和铝的化合物:
氧化镁和氧化铝
MgO
Al2O3
物理性质
白色粉末、熔点高
白色固体、熔点高
类别
两性氧化物
跟水的反应
MgO+H2O=Mg(OH)2↓(缓慢)
不反应
跟酸反应
MgO+2H+=Mg2++H2O
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
跟碱反应
Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
耐火材料
冶炼铝,耐火材料
氢氧化镁和氢氧化铝
Mg(OH)2
Al(OH)3
白色粉末难溶于水
白色固体,难溶于水
弱碱
两性氢氧化物
Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O
(可溶于NH4Cl等强酸弱碱盐)
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
受热分解
MgO+H2O
2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
实验室制法
可溶性镁盐加NaOH溶液
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
可溶性铝盐加氨水
Al3++3NH3·
H2O=Al(OH)3↓+3NH+4
1、铝与强碱溶液反应的实质
反应过程:
2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑;
2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O
总反应式:
2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑
Al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)3=H3AlO3
HAlO2+H2O
Al3++3OH-
AlO2-+H+
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
①现象:
白色沉淀
沉淀增加
减少
消失
②有关反应:
Al3++3OH-=Al(OH)3↓;
(2)向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液
沉淀
立刻消失,沉淀
沉淀量不变
②有关反应:
Al3++4OH-=AlO2-+2H2O;
Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓
4、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氢化物;
6、金属镁的冶炼可电解熔融的制取:
MgCl2=Mg+Cl2;
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:
2Al2O3=4Al+3O2↑,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:
①在一定条件下脱水干燥;
②加熟石灰;
③加盐酸;
④过滤;
⑤浓缩结晶。
其先后顺序正确的是:
A、②④⑤③①
B、③②④①⑤
C、③④②⑤①
D、②④③⑤①
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,
Mg2++2OH-=Mg(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②④③⑤①
D
[例2]两个烧杯加入同体积的浓度为2mol/L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
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:
2Al+3H2SO4=A12(SO4)3+3H2↑
△w
54g
6g
48g
10.8g
m(A1)
m(A1)=9.6g
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
24g
2g
22g
m(Mg)
m(Mg)=9.9g
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9.9g,使Mg不能完全反应,Al有余,加入Al的一端增加质量小于9.6g,故天平向加入Mg的一端下倾。
A、C。
[例3]向100mL2mol·
L-1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、1mol·
L-1
B、1.5mol·
L-1 C、3mol·
D、7mol·
L-1
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:
Al3++3OH一=Al(OH)3↓ A1(OH)3+OH一=A1O2-+2H2O
(1)NaOH不足
设参加反应的NaOH的物质的量为n(NaOH)
Al3++3OH一=Al(OH)3↓
3
1
n(NaOH)
0.1mol 则n(NaOH)=0.3mol
c(NaOH)=0.3mol/0.1L=3mol·
(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0.1molAl(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)
Al3++3OH-=Al(OH)3↓
1
3
1
0.2moln1(NaOH)0.2mol n1(NaOH)=0.6mol
Al(OH)3+OH-=A1O2-+2H2O
0.1moln2(NaOH) n2(NaOH)=0.1mol
c(NaOH)=0.7mol/0.1L=7mol·
CD
[例4]A、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_____.
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)A.S
B.Al
C.A12S3
D.H2S
E.AlCl3
F.Al(OH)3
(2)A.N2
B.Mg
C.Mg3N2
D.NH3
E.MgCl2
F.Mg(OH)2
[例5]向明矾[KAl(SO4)2·
12H2O]溶液中逐滴加入
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