第一节　金属钠、镁、铝及其化合物（考点考法剖析）-【高考引领教学】高考化学一轮针对性复习方案（全国通用）

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第一节　金属钠、镁、铝及其化合物
【必备知识要求】
1.了解钠、铝、镁及其重要化合物的物理性质及应用
2.了解钠、铝、镁及其重要化合物的氧化还原反应和非氧化还原反应
3.掌握金属钠、铝、镁及化合物的制备和检验
【关键能力要求】
关键能力要求：实验和探究能力、理解辨析能力、知识的应用能力。
高考要求：在近几年的高考中，主要以钠及化合物为知识载体考查学生的思维能力、实验能力、计算能力。钠、过氧化钠的性质，NaHCO3、Na2CO3与酸、碱、盐溶液的反应仍然是高考命题的热点。预计今后仍将以钠及其化合物之间的转化为载体，结合生活、生产及物质的应用，以工业流程题、实验题、选择题和鉴别题等形式出现的可能性较大。铝及其化合物的性质在日常生活、生产中的应用，另一方面以“铝三角”转化关系为载体，考查图像分析和计算能力等。
【学科核心素养解析】
1.宏观辨识与微观探析：认识钠及其化合物的性质和应用。能从钠的原子结构及其重要化合物的微观结构理解其性质，领悟结构决定性质。从微观的角度认识铝、镁的原子结构理解其性质，从宏观辨识铝、镁及其化合物的性质和应用，领悟结构决定性质。认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件。
2.科学探究与创新意识：了解钠及其化合物的性质探究方案，并积极参与实验探究过程，得出相关结论。通过观察铝、镁及其化合物的反应和反应事实，了解研究事物从个别带一般的思想方法，体验研究问题寻找规律的方法，领悟可持续发展意识和绿色化学理念。利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。
3.科学探究与创新意识：通过比较、分析铝、镁及其化合物的性质和应用，培养归纳总结能力、分析问题能力、解决问题的能力，知道两性氧化物和两性氢氧化物的特征反应。
能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究。

必备知识点1钠及其重要化合物
一、 钠的性质及应用
1.钠的物理性质
银白色，有金属光泽的固体，质地柔软，熔点低(小于100 ℃)，密度比水的小，但比煤油的大，即ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)。
2.从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性
NaNa＋
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
O2：常温：4Na＋O2===2Na2O,加热：2Na＋O2Na2O2
Cl2：2Na＋Cl22NaCl
(2)与水反应
①离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
②与滴加酚酞的水反应的现象及解释

(3)与盐酸反应
离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
(4)与盐反应
a．与熔融盐反应
如：4Na＋TiCl44NaCl＋Ti
Na＋KClNaCl＋K↑(制取金属钾，因为钾的沸点比钠的沸点低，使钾成为蒸汽而逸出)
b．与盐溶液反应
Na与CuSO4溶液反应的化学方程式2Na＋CuSO4＋2H2O===Na2SO4＋H2↑＋Cu(OH)2↓。
(5)与某些有机物反应
如：2Na＋2CH3CH2OH―→2CH3CH2ONa＋H2↑
2Na＋2CH3COOH―→2CH3COONa＋H2↑

3.钠的制取及保存
(1)制取：化学方程式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
(2)保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。
4.钠的用途
(1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
(2)用作电光源，制作高压钠灯。
(3)冶炼某些金属
金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。
二、 钠的氧化物与氢氧化物
1.氧化钠与过氧化钠的比较

Na2O
Na2O2
电子式


氧元素化合价
－2
－1
色、态
白色固体
淡黄色固体
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
是否为碱性氧化物
是
不是
与CO2反应
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与水反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋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
(1)Na2O2强氧化性的四个表现
与还原性物质反应：如：SO2或SO32-→SO42-、H2S或S2-→S、Fe2+→Fe3+
与品红溶液反应：发生氧化还原反应而褪色
遇酚酞溶液：先变红，后褪色
遇石蕊溶液：先变蓝，后褪色
(2)遇KMnO4等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为O2。
(3)遇CO2、H2O、H＋则发生自身的氧化还原反应。
2.氢氧化钠
(1)物理性质：NaOH的俗名为烧碱、火碱或苛性钠；它是一种白色固体，易溶于水并放出大量的热，有吸水性；吸收空气中的水分而潮解；有很强的腐蚀性。
(2)化学性质
①具有碱的通性：a、使指示剂变色；b、与酸反应；c、与酸性氧化物反应；d、与盐反应，与弱碱阳离子反应。
②其他反应
与金属铝反应：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
与非金属单质反应：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
酯类水解：CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋CH3CH2OH
(3)NaOH的制取
①土法制碱：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH
②现代工业制碱：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
三 碳酸钠与碳酸氢钠
1．物理性质
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱或苏打
小苏打
颜色、状态
白色粉末
细小白色晶体
水溶性
易溶于水
水中易溶，但比Na2CO3的溶解度小
2.化学性质和主要用途
名称
碳酸钠（Na2CO3）
碳酸氢钠（NaHCO3）
热稳定性
受热难分解
受热易分解，2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
与盐酸反应
CO＋H＋===H2O＋HCO
CO＋2H＋===H2O＋CO2↑。
HCO＋H＋===H2O＋CO2↑
与碱(NaOH溶液)反应
不反应
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
HCO3-＋OH-===CO32—＋H2O
主要用途
用于造纸、制造玻璃、制皂、洗涤等。
用于制发酵粉、医药、灭火剂等。
相互转化
Na2CO3溶液―→Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3―→NaHCO3溶液
NaHCO3固体―→Na2CO3固体。2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
3.Na2CO3和NaHCO3鉴别和除杂
(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别
①固体的鉴别用加热法：产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
②溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH法。
a.沉淀法：加入BaCl2溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的是Na2CO3溶液。
b.气体法：滴入稀盐酸，立即产生气泡的是NaHCO3溶液。
c.测pH法：用pH试纸测相同浓度的稀溶液，pH大的是Na2CO3溶液。
(2)Na2CO3、NaHCO3的除杂
序号
混合物(括号内为杂质)
除杂方法
①
Na2CO3(s)(NaHCO3)
加热法
②
NaHCO3(aq)(Na2CO3)
通入足量CO2
③
Na2CO3(aq)(NaHCO3)
滴加适量NaOH溶液
4.Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图象
(1)反应原理:向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸至过量,先是无明显现象,后来产生气体;依次发生①CO32−+H+HCO3-、②HCO3-+H+CO2↑+H2O,①、②完成时消耗盐酸的量相等。
NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,立即产生气体,发生反应:HCO3-+H+CO2↑+H2O。
(2)图像分析:结合图像可确定溶质的成分,书写离子方程式或完成相关计算。

图像
溶质成分
反应的顺序与离子方程式

仅有Na2CO3
Oa段:CO32−+H+HCO3-
ab段:HCO3-+H+CO2↑+H2O

仅有NaHCO3
Oa段:HCO3-+H+CO2↑+H2O

等物质的量的
NaOH和Na2CO3
Oa段:OH-+H+H2O，CO32−+H+HCO3-
ab段:HCO3-+H+CO2↑+H2O

等物质的量的
Na2CO3和NaHCO3
Oa段:CO32−+H+HCO3-
ab段:HCO3-+H+CO2↑+H2O
5.Na2CO3的制备—侯氏制碱法
①原料
食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气
其反应为C＋H2O(g)CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。
②反应原理
产生NaHCO3反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
产生Na2CO3的反应：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
循环使用的物质：CO2。
四、碱金属元素、焰色反应
1.碱金属的一般性与特殊性
(1)一般性

相似性
递变性(由Li→Cs)
原子结构
最外层均为1个电子
电子层数逐渐增多
核电荷数逐渐增大
原子半径逐渐增大
元素性质
都具有较强的金属性，最高正价均为＋1价
金属性逐渐增强
单质性质
物理性质
(除Cs外)都呈银白色，密度较小，熔、沸点较低
密度逐渐增大(钾反常)，熔、沸点逐渐降低
化学性质
都具有较强的还原性
还原性逐渐增强；与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂
(2)特殊性
①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。
②碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。
③碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。
2.焰色反应
(1)焰色反应的概念
某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，属于物理变化，是元素的性质。
(2)焰色反应的操作
铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色
(3)常见元素的焰色
钠元素黄色；钾元素紫色(透过蓝色钴玻璃观察)；铜元素绿色。
【知识理解提点】
一、钠单质知识理解提点
1．钠燃烧时不能用水灭火，应用沙土盖灭。
2．取用金属钠时，用镊子夹取金属钠，用滤纸擦干表面的煤油，放在洁净干燥的玻璃片上用小刀切割，不能用手直接接触金属钠，并且将剩余的钠放回原试剂瓶中保存。
3．钠与溶液反应的共同现象
①浮：钠浮在液面上；②熔：钠熔化成光亮的小球；③游：在液面上不停地游动直至反应完全；④响：反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。若溶液中H＋浓度较大，与水相比反应更加剧烈，最后钠可能在液面上燃烧。
4.对钠与酸反应的计算问题，勿忽略Na若过量还可与H2O反应。
二、钠氧化物知识理解提点
（1）过氧化钠是常用的工业漂白剂，但是不能用于食品的漂白；
（2）Na2O2既有氧化性又有还原性，但主要表现为氧化性。当遇到KMnO4等强氧化剂时，可表现出还原性，氧化产物为O2；
（3）Na2O2遇到CO2、H2O、H＋发生自身氧化还原反应。Na2O2既是氧化剂又是还原剂，且1 mol Na2O2转移的电子是1 mol而不是2 mol。
（4）Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比均为1∶2。
（5）Na2O2与H2O、CO2的反应规律
电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量关系为2Na2O2～O2～2e－，n(e－)＝n(Na2O2)＝2n(O2)
气体体积变化关系
若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量是原气体体积的，等于生成氧气的量，ΔV＝V(O2)＝V
固体质量变化关系
CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时，固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”，所以固体增加的质量Δm(CO2)＝28 g·mol－1×n(CO2)、Δm(H2O)＝2 g·mol－1×n(H2O)
三、Na2CO3、NaHCO3知识理解提点
1．NaHCO3与碱溶液反应的实质是HCO与OH－反应生成CO，CO有可能发生后续反应，如NaHCO3与Ca(OH)2溶液反应可以生成白色沉淀CaCO3；
2．不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaHCO3：Ca(OH)2溶液与二者反应均生成白色沉淀CaCO3，无法区别；
3．用盐酸鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液时，要求两溶液浓度相差不大，且加入的盐酸等浓度且不宜过大；
4．Na2CO3、NaHCO3与酸、碱、盐的反应均为复分解反应，因而反应能否进行应从复分解反应的条件来判断。
四、碱金属和焰色反应知识理解提点
1．焰色反应是物理变化，是金属元素的性质，既可以是单质，也可以是化合物，如不论灼烧Na2CO3、NaCl、Na2SO4还是钠的单质，均发出黄色火焰。
2．(1)用稀盐酸清洗的原因：生成金属氯化物，而金属氯化物在高温时可挥发。
(2)焰色反应中所用的火焰应是无色或浅色的。
(3)灼烧铂丝时应一直烧至火焰恢复到原来的颜色。
(4)可用洁净的铁丝代替铂丝，不能用铜丝代替。
【惑点辨析】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
1.钠着火燃烧时可用泡沫灭火器扑灭。(　　)
2.金属钠露置在空气中最终转化为小苏打。(　　)
3.等质量的钠与足量的O2分别在加热和常温条件下充分反应失去的电子数一样多。(　　)
4.Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具中的供氧剂。(　　)
5.Na2O2与H2O的反应中,Na2O2和H2O分别作氧化剂和还原剂。(　　)
6.Na2O2滴入酚酞溶液中,反应现象是先变红后褪色。(　　)
7.碳酸氢钠可用于去除餐具的油污,碳酸钠可用于治疗胃酸过多。(　　)
8.向饱和Na2CO3溶液中通入CO2,会有NaHCO3晶体析出。(　　)
9.除去Na2CO3溶液中含有的Na2SO4,可加入适量Ba(OH)2溶液,过滤。(　　)
10.元素周期表中第ⅠA族元素都是碱金属元素。(　　)
11.碱金属元素由Li到Cs,随着核电荷数递增,单质密度递增,熔沸点逐渐降低。(　　)
12.碱金属元素与O2都能生成过氧化物,与水反应都能生成碱和H2。(　　)
答案:1.×　2.×　3.√4.√　5.×　6.√　7.×　8.√　9.×10.×　11.×　12.×　
【夯基例析·跟踪演练】
【基础例析】 钠的氧化物及其应用
例1．（2022·武威第六中学高三月考）下列叙述正确的是(　　)
①Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱，它们都是碱性氧化物
②Na2CO3溶液和NaHCO3溶液都能跟CaCl2溶液反应得到白色沉淀
③钠在常温下不容易被氧化
④Na2O2可作供氧剂，而Na2O不行
⑤石蕊试液中加入Na2O2粉末，先变蓝后褪色，并有气泡生成
⑥钠与浓NH4Cl溶液反应，放出的气体中含H2和NH3
A．都正确 B．②③④⑤ C．④⑤⑥ D．②⑤⑥
【答案】C
【解析】①Na2O和水反应只生成碱，是碱性氧化物；Na2O2和水反应生成氢氧化钠和氧气，不是碱性氧化物，故错误；
②Na2CO3溶液和CaCl2溶液反应得到碳酸钙沉淀，NaHCO3溶液与CaCl2溶液不反应，无沉淀生成，故错误；
③钠的性质活泼，在常温下易被氧化生成氧化钠，故错误；
④Na2O2能与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，Na2O2能与水反应生成氢氧化钠和氧气；而Na2O与二氧化碳和水反应不会产生氧气，因此Na2O2可作供氧剂，而Na2O不行，故正确；
⑤Na2O2粉末与水反应生成氢氧化钠和氧气，所得溶液呈碱性，使石蕊试液变蓝；过氧化钠具有强的氧化性，具有漂白性，可以使石蕊试液褪色,所以石蕊试液中加入Na2O2粉末，先变蓝后褪色，并有气泡生成，故正确；
⑥钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，生成的氢氧化钠和氯化铵能反应生成氯化钠、氨气，故正确；所以正确的选项为④⑤⑥；本题选C。
【跟踪演练】
1.(2022·河南安阳一中模拟)1 mol过氧化钠与2 mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭的容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是(　 　)
A．Na2CO3 B.Na2O2、Na2CO3
C．NaOH、Na2CO3 D.Na2O2、NaOH、Na2CO3
【答案】A
【解析】本题涉及的反应有：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2；2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑；在CO2和H2O与Na2O2反应时，实际上是与CO2先反应。2 mol NaHCO3分解产生的1 mol CO2恰好与1 mol Na2O2反应，无Na2O2与水反应，所以残留固体只有Na2CO3。
【基础例析】碳酸钠和碳酸氢钠的性质及其应用
例2．（2022·上海嘉定区·高三二模）有关和的性质，以下叙述错误的是
A．等质量的和与足量盐酸反应，在相同条件下产生的体积大
B．同物质的量浓度的两种溶液，溶液的大于溶液
C．将石灰水加入溶液中不产生沉淀，加入溶液中产生白色沉淀
D．等物质的量的两种盐与同浓度盐酸完全反应，所耗盐酸的体积是的两倍
【答案】C
【解析】A项：碳酸氢钠的摩尔质量为84g/mol，碳酸钠的摩尔质量为106g/mol，所以等质量的和，的物质的量大于的物质的量，则等质量的和与足量盐酸反应，在相同条件下产生的体积大，故A不选；
B项：在水溶液中的水解程度大于，则同物质的量浓度的两种溶液，溶液的大于溶液，故B不选；
C项：石灰水既能与溶液反应产生白色沉淀，又能与反应产生白色沉淀，故选C；
D项：等物质的量的与分别与等物质的量的盐酸反应消耗盐酸的物质的量前者为后者的两倍，则等物质的量的两种盐与同浓度盐酸完全反应，所耗盐酸的体积是的两倍，故D不选；答案选C。
【跟踪演练】
2.（2022·武威第六中学高三月考）下列有关Na2CO3和NaHCO3的叙述中正确的是（ ）
A．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2
B．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积相同
C．相同温度下物质的量浓度相同时，Na2CO3溶液的pH小于NaHCO3溶液
D．向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3晶体析出
【答案】D
【解析】A项：根据化学方程式Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，当碳酸钠和盐酸物质的量相等时，不会产生二氧化碳，A叙述错误；
B项：NaHCO3和Na2CO3都与盐酸反应生成二氧化碳气体：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，等质量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，放出的CO2质量不相等，所以同温同压下，生成的CO2体积不同，B叙述错误；
C项：相同温度下，在Na2CO3溶液、NaHCO3溶液中，碳酸根离子和碳酸氢根离子均能水解，导致溶液呈碱性，但是碳酸根离子水解程度大，所以碳酸钠的碱性强于碳酸氢钠，即Na2CO3溶液的pH大于NaHCO3溶液，C叙述错误；
D项：常温下Na2CO3在水中的溶解度比NaHCO3大，向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，会发生反应Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，所以会析出碳酸氢钠晶体，D叙述正确；答案为D。
【基础例析】碱金属的性质及其应用
例3．（2022·云南昆明第三中学模拟）下列有关碱金属的叙述正确的是(　　)
A．随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐升高
B．碱金属单质的金属性很强，均能与氢气、氮气等直接发生反应
C．碳酸铯用酒精灯加热时不能分解为二氧化碳和氧化铯
D．无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它不易溶于水
【答案】C
【解析】A项：随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低；
B项：碱金属中除锂外，均不与氮气直接反应；
C项：由在酒精灯加热条件下Na2CO3不分解，可得出Cs2CO3加热也不分解；
D项：Cs与Na同为碱金属元素，性质相似，由Na2SO4易溶于水，可得出Cs2SO4也易溶于水。
【跟踪演练】
3.下列关于碱金属的叙述正确的是(　　)
A．碱金属物理性质相似，均为银白色金属
B．碱金属单质的金属性很强，均易与氯气、氧气等发生反应
C．随核电荷数的增加，碱金属单质的密度逐渐增大
D．焰色反应为化学变化
【答案】B
【解析】A项：碱金属中铯为略带金色光泽的金属，A项不正确；
B项：碱金属性质活泼，均易与氯气、氧气等发生反应，B项正确；
C项：随核电荷数的增加，碱金属单质的密度呈增大趋势，但钾反常，其密度为0.86 g·cm－3，比钠的密度(0.97 g·cm－3)小，C项不正确；
D项：焰色反应为物理变化，D项不正确。
【基础例析】钠及其化合物的有关实验
例4．（2022·东北育才学校高三零模）钠是一种非常活泼的金属，它可以和冷水直接反应生成氢气，但是它与煤油不会发生反应。把一小块银白色的金属钠投入到盛有蒸镏水的烧杯中，如图a所示，可以看到钠块浮在水面上，与水发生剧烈反应，反应放出的热量使钠熔成小球，甚至会使钠和生成的氢气都发生燃烧。如果在上述盛有蒸镏水的烧杯中先注入一些煤油，再投入金属钠，可以看到金属钠悬浮在煤油和水的界面上，如图b所示，同样与水发生剧烈的反应，但不发生燃烧。
图a图b
(1)在第一个实验中，钠浮在水面上；在第二个实验中，钠悬浮在煤油和永的界面上，这两个现象说明了：________。
(2)在第二个实验中，钠也与水发生反应，但不发生燃烧，这是因为________。
(3)我们知道，在金属活动性顺序中，排在前面的金属能把排在后面的金属从它的盐溶液里置换出来，可将金属钠投入到硫酸铜溶液中，却没有铜被置换出来，而产生了蓝色沉淀，请用化学方程式解释这一现象____。
【答案】(1)钠的密度大于煤油的密度，小于水的密度
(2)钠不与空气接触，缺乏燃烧条件
(3)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓或2Na+CuSO4+2H2O=Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑
【解析】(1)根据物体的浮沉条件可知：钠浮在水面上，说明钠的密度小于水的密度，钠悬浮在煤油和水的界面上，说明钠的密度大于煤油的密度；故答案为：钠的密度大于煤油的密度，小于水的密度；
(2)根据燃烧的条件可知，钠不燃烧的原因是：煤油将钠与空气隔绝；故答案为：钠不与空气接触，缺乏燃烧条件；
(3)金属钠投入到硫酸铜溶液中,首先与水反应，生成的氢氧化钠再与硫酸铜反应，相关的化学方程式为：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓或2Na+CuSO4+2H2O=Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑；故答案为：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓或2Na+CuSO4+2H2O=Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑。
【跟踪演练】
4.有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同学设计如图所示的实验装置，通过测量反应产生的CO2和H2O的质量，来确定该混合物中各组分的质量分数。

(1)实验步骤：
①按图(夹持仪器未画出)组装好实验装置后，首先进行的操作是________。
②称取样品，并将其放入硬质玻璃管中；称量装浓硫酸的洗气瓶C的质量和装碱石灰的U形管D的质量。
③打开活塞K1、K2，关闭K3，缓缓鼓入空气数分钟，其目的是_______________________。
④关闭活塞K1、K2，打开K3，点燃酒精灯加热至不再产生气体。装置B中发生反应的化学方程式为______________、_______________。
⑤打开活塞K1，缓缓鼓入空气数分钟，然后拆下装置，再次称量洗气瓶C的质量和U形管D的质量。
(2)关于该实验方案，请回答下列问题。
①若加热反应后不鼓入空气，对测定结果的影响是_____。
②E处干燥管中盛放的药品是_____，其作用是________，如果实验中没有该装置，则会导致测量结果NaHCO3的质量________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
③若样品质量为w g，反应后C、D装置增加的质量分别为m1 g、m2 g，则混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数为________(用含w、m1、m2的代数式表示)。
【答案】(1)①检查装置气密性　③除去装置中的水蒸气和二氧化碳
④2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑
Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑
(2)①Na2CO3·10H2O和NaHCO3的质量分数测定结果偏小，NaCl的质量分数测定结果偏大　②碱石灰　防止空气中的CO2和水蒸气进入D中影响测定结果　偏大　③×100%
【解析】(1)①组装好实验装置后首先应检查装置气密性。③由于装置中存在CO2和水蒸气，应先除去装置中的CO2和水蒸气。④由物质的性质可知，在加热时该装置中发生的反应为2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑、Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑。
(2)①加热后有部分CO2和水蒸气会残留在装置中，必须鼓入空气使其完全被吸收，若不鼓入空气，则测得的NaHCO3和Na2CO3·10H2O的质量分数偏小，NaCl的质量分数偏大。
②装置E是防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D，故干燥管中盛放的药品是碱石灰，如果没有该装置，会使测得的NaHCO3的质量偏大。
③由题目信息知反应放出的CO2的质量为m2 g，根据反应的化学方程式2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，可计算出该反应中产生的水的质量为 g，从而计算出Na2CO3·10H2O分解产生水的质量为(m1－) g，再根据Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑，计算出Na2CO3·10H2O的质量，最后计算出混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数。
必备知识点2 铝、镁及其重要化合物
一、 铝的性质及应用
1．铝的结构和存在
铝位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。
2．金属铝的物理性质
银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。
3．金属铝的化学性质

①4Al＋3O22Al2O3
②2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
4.铝的制备和用途
(1)制备原理
电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
(2)铝的用途
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
二、 铝的重要化合物
1．氧化铝
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。
(2)化学性质

2．氢氧化铝
(1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。
(2)化学性质(用化学方程式表示)
Al(OH)3的电离方程式为
酸、碱式电离：Al3＋＋3OH－Al(OH)3＋H2O [Al(OH)4]－＋H＋

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
②Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。
③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
(3)制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO或
[Al(OH)4]－+CO2===Al(OH)3↓＋HCO。
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓或
3[Al(OH)4]－＋Al3＋===4Al(OH)3↓。
3．常见的铝盐
（1）氯化铝，白色结晶性粉末，在178℃升华，它的蒸气是缔合的双分子（Al2Cl6）。有强盐酸气味，工业品呈淡黄色。易溶于水、醇、氯仿、四氯化碳，微溶于苯。在空气中能吸收水分，一部分水解而放出氯化氢。熔化的氯化铝不易导电。
(2)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。
(3)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH＜(填“＜”“>”或“＝”)7。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水。
（4）NaAlO2或NaAl(OH)4,易溶于水,易水解,显碱性,AlO＋2H2OAl(OH)3+OH-或[Al(OH)4]－Al(OH)3+OH-,也可以净水。
三、数形结合与“铝三角”
1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之间的转化关系

(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
②Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓
③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－
(4)[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O
(5)①[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
②[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O
(6)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
2．与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析
(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同)
操作
可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像


方程式
序号
AB：(1)③
BD：(6)
AB：(3)
BC：(1)②
(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
操作
偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量
稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
无沉淀→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像


方程式
序号
AB：(5)②
BC：(2)
AB：(4)
BC：(1)②
(2)突破Al(OH)3沉淀图像三个秘诀
①明晰横、纵坐标含义，然后通过曲线变化特点分析反应原理。
②掌握Al3＋、Al(OH)3、AlO三者之间的转化比例：

③明晰Al3＋溶液中加碱(OH－)的几种常见变形图像，如：

图A中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝2∶1。
图B中，若已知原溶液中含有Mg2＋。则可推出：
n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1。
图C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，则可推导出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶1∶1。
3.铝三角的应用
(1)选择制备Al(OH)3的最佳途径
①由Al3＋制备Al(OH)3，宜用Al3＋与氨水反应：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
②由NaAlO2制备Al(OH)3宜用CO2与AlO反应：
2H2O＋AlO＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
③从节约原料角度，由Al制备Al(OH)3，宜用Al制备Al3＋，Al制备AlO，然后将二者混合：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
(2)有关离子共存问题
①与Al3＋不能大量共存的(阴)离子有：OH－、AlO、HS－、SiO、CO、HCO、SO等。
与AlO不能大量共存的(阳)离子有：H＋、Al3＋、NH、Fe2＋、Fe3＋等。
③AlO与HCO因发生(相对)强酸制弱酸的反应而不能共存。
(3)分析离子反应顺序
①向含有Al3＋、NH、H＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反应顺序是：Ⅰ.H＋＋OH－===H2O；Ⅱ.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(若先与NH反应，则生成的NH3·H2O又使Al3＋沉淀且生成NH)；Ⅲ.NH＋OH－===NH3·H2O[若先溶解Al(OH)3，则产生的AlO又与NH反应生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
②向含有AlO、CO、OH－的混合溶液中逐滴加入盐酸，反应顺序是：Ⅰ.OH－＋H＋===H2O；Ⅱ.AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(AlO比CO先反应)；Ⅲ.CO＋H＋===HCO；Ⅳ.HCO＋H＋===CO2↑＋H2O[HCO比Al(OH)3先反应]；Ⅴ.Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
四 、 镁及其应用
1．镁的位置：镁元素在元素周期表中位于第三周期第ⅡA族。镁是较活泼的金属，在金属活动性顺序中位于铝、锌、铁的前面。镁在化学反应中，能表现出较强的金属性，即失电子的能力强，是常用的还原剂。
2.镁的物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。
3.镁的化学性质：

①与非金属反应
镁条在O2中燃烧，发出耀眼的强光，生成白色固体物质，反应的化学方程式为2Mg＋O22MgO
镁条能与N2反应，化学方程式为3Mg＋N2Mg3N2
镁条能与Cl2反应，化学方程式为Mg＋Cl2MgCl2
②与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C
③与H2O反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
④与H＋反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
4.镁的用途：制造信号弹和焰火；镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；氧化镁用于制耐高温材料，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
5.海水提镁
工艺流程

基本步骤及主要反应
制石灰乳：化学方程式为CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀：化学方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
酸化：化学方程式为Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
基本步骤及主要反应
蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O
脱水：在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解：电解熔融氯化镁制得镁，化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
6.对比记忆铝、镁的化学性质

铝
镁
与非金属反应
能被Cl2、O2氧化
2Mg＋O22MgO 3Mg＋N2Mg3N2
与水反应
反应很困难
能与沸水反应 Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
与碱反应
能溶于强碱溶液
不反应
与某些氧化物反应
能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应
能在CO2中燃烧：2Mg＋CO22MgO＋C
五、 镁的重要化合物及其应用
1．氧化镁：碱性氧化物，熔点很高，可用作耐火材料，难溶于水，与酸反应的化学方程式：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O，还能溶于浓的铵盐溶液：MgO＋2NH4＋===Mg2＋＋H2O＋2NH3。
2．氢氧化镁：中强碱，难溶于水，存在溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，溶解度小于碳酸镁，故碳酸镁水解生成氢氧化镁，反应的化学方程式：MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑,氢氧化镁能溶于浓的铵盐溶液：Mg(OH)2＋2NH4＋===Mg2＋＋2H2O＋2NH3。
3．氯化镁：MgCl2可发生水解，由MgCl2·6H2O制备MgCl2时，要在HCl的气氛中脱水。
4．氮化镁：在水中剧烈水解，其反应的化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑。
【知识理解提点】
一、铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
①产生H2的物质的量相等。
②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：
①消耗Al的物质的量之比为1∶3。
②生成H2的物质的量之比为1∶3。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：
若产生氢气的体积比为＜＜1，则必定
①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。
二、铝及化合物理解提点
1.常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
2.铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
3.铝不但能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
4.铝热反应是在高温状态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。铝不能与MgO反应，铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
5.Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。
6.由Al(OH)3的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知：与酸反应时相当于三元碱，与碱反应时相当于一元酸。
7.明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。
8.工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。
三、有关Al(OH)3的计算
1)求产物Al(OH)3的量
①当n(OH－)≤3n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝n(OH－)；
②当3n(Al3＋) ③当n(OH－)≥4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝0，无沉淀。
2)求反应物碱的量
①若碱不足(Al3＋未完全沉淀)：n(OH－)＝3n[Al(OH)3]；
②若碱使生成的Al(OH)3部分溶解：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。
四、镁知识理解提点
1.由MgCl2·6H2O到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。
2.因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。
3.Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。同时镁与氮气反应生成Mg3N2。
4.Al2S3、Mg3N2能与水剧烈反应生成Al(OH)3、Mg(OH)2沉淀，放出H2S、氨气，所以只能在干态下制取。
【惑点辨析】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
1.铝合金门窗及餐具坚固耐用,所以铝不易与氧气反应。(　　)
2.加入铝粉能产生H2的溶液中,可能存在大量的Na+、Ba2+、AlO2-、NO3-。(　　)
3.用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热,熔化后的液态铝滴落下来,说明铝的熔点较低。(　　)
4.1 mol Al与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同。(　　)
5.铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重。(　　)
6.Al2O3是两性氧化物,故可用作耐高温材料。(　　)
7.Al(OH)3具有弱碱性,可用于治疗胃酸过多。(　　)
8.明矾溶于水可形成Al(OH)3胶体,即明矾可用于自来水的杀菌消毒。(　　)
9.AlCl3溶液中加入过量氨水或NaOH溶液,均产生白色沉淀。(　　)
10.镁在空气中燃烧发出耀眼的白光,可用作照明弹。(　　)
11.镁着火时可用泡沫灭火器灭火。(　　)
12.镁表面能形成氧化膜对内部金属起保护作用,因此实验室对镁条不需要特殊
保护。(　　)
答案:1.×　2.√　3.×　4.√　5.× 6.×　7.√　8.×　9.√10.√　11.×　12.√
【夯基例析·跟踪演练】
【基础例析】 镁、铝的性质及应用
例1.下列关于镁、铝的说法正确的是（　　）
A．铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼
B．浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO3、浓H2SO4不反应
C．镁、铝均能与NaOH溶液反应
D．铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强
【答案】D
【解析】A项：铝是一种比较活泼的金属，铝在空气中与氧气反应，在其表面生成一层致密的氧化物薄膜，这是铝在空气中能够稳定存在的原因，故A错误；
B项：常温下，铝和浓硫酸、浓硝酸发生钝化，在铝表面生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，而不是铝和浓硫酸、浓硝酸不反应，故B错误；
C项：镁与NaOH溶液不反应，而Al能与NaOH溶液反应，故C错误；
D项：铝与Fe2O3发生铝热反应，2Al + Fe2O32Fe + Al2O3，Al的还原性比Fe强，故D正确；答案选D。
【跟踪演练】
1.关于镁、铝的叙述中不正确的是
A．铝是较活泼的金属，能跟盐酸、稀硫酸、氢氧化钠溶液反应放出氢气
B．镁铝合金的强度和硬度都比纯铝和纯镁大
C．在高温下，可以用铝制的容器装运浓硫酸或浓硝酸
D．常温下，铝能和空气里的氧气反应生成一层致密的氧化膜，从而失去光泽
【答案】C
【解析】A项： 金属铝既可以和盐酸、稀硫酸反应，还可以和强碱氢氧化钠溶液反应，均会生成盐并放出氢气，A正确；
B项： 镁铝合金的硬度高于其中的任何一种成分金属，形成合金后和单一金属比较性能好、强度大的优点，B正确；
C项： 常温下，金属铝遇到浓硫酸或浓硝酸会被氧化，在金属表面产生一层致密的氧化物保护膜，阻止金属的进一步氧化，即发生钝化现象，但在高温下金属氧化物被酸溶解而会导致金属发生反应溶解，C错误；
D项： 金属铝的化学性质活泼，容易和空气中的氧气发生反应生成氧化铝而失去光泽，D正确；故合理选项是C。
【基础例析】镁、铝的重要化合物的性质及其应用
例2.下列除去杂质的方法不正确的是
A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥
B．用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+
C．除去Na2CO3固体中少量NaHCO3置于坩埚中加热
D．A1(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤
【答案】B
【解析】A项：镁粉不能和氢氧化钠溶液反应、铝粉能和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液和氢气，故烧碱溶液能除去镁粉中混有的少量铝粉，A正确；
B项：Fe3+和Al3+均分别能和过量氨水反应产生氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，故氨水不能分离Fe3+和Al3+，B错误；
C项：NaHCO3受热分解产生Na2CO3、水和二氧化碳，故在坩埚中加热可除去Na2CO3固体中少量NaHCO3，C正确；
D项：A1(OH)3与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水、氢氧化钠溶液不与Mg(OH)2反应，故烧碱溶液能除去A1(OH)3中混有少量Mg(OH)2，D正确；答案选B。
【跟踪演练】
2.Al2O3与 MgO 的混合物经过量烧碱溶液处理后,过滤,向所得滤液中滴加 NaHCO3溶液,测得溶液pH和Al(OH)3生成的量随加入NaHCO3溶液体积变化的曲线如下:

下列有关说法不正确的是(　　)
A.a点溶液中存在的离子有Na+、AlO2-、OH-、H+
B.b点与c点溶液中所含微粒种类相同
C.NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8 mol/L
D.生成沉淀的离子方程式为HCO3-+AlO2-+H2O=Al(OH)3↓+CO32−
【答案】C
【解析】A项：a点溶液是Al2O3与 MgO 的混合物经过量烧碱溶液处理过滤后所得滤液,溶质是生成的NaAlO2和过量的NaOH,溶液中存在的离子有Na+、AlO2-、OH-、H+,故A正确;
B项：由b点到c点是偏铝酸根离子与碳酸氢根离子反应,其离子方程式为HCO3-+AlO2-+H2O=Al(OH)3↓+CO32−,此阶段溶液中所含微粒种类相同,故B正确;
C项：由d点可知,加入40 mL NaHCO3溶液,Al(OH)3沉淀的物质的量是32×10-3 mol,溶液中含过量的NaOH,由反应顺序OH-+HCO3-=CO32−+H2O、HCO3-+AlO2-+H2O=Al(OH)3↓+CO32−及题图可知,前8 mL NaHCO3溶液与溶液中过量的NaOH反应,因此c(NaHCO3)=0.032mol0.04 L−0.008 L=1.0 mol·L-1,故C错误。
D项：生成沉淀的离子方程式为HCO3-+AlO2-+H2O=Al(OH)3↓+CO32−, D正确;
【基础例析】有关氢氧化铝的图像分析与计算
例3.将一定质量的镁铝合金投入100 mL一定浓度的盐酸中，合金完全溶解。向所得溶液中滴加浓度为5 mol/L的NaOH溶液，生成的沉淀跟加入的NaOH溶液的体积关系如图。（横坐标体积单位是mL，纵坐标质量单位是g）求：

(1)合金中Mg的质量__________________
(2)所用HCl的物质的量浓度__________________
【答案】(1)4.8g (2)8mol/L
【解析】（1）由图可知，从加入20mL氢氧化钠溶液时开始产生沉淀，加入氢氧化钠溶液为160mL时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）2和Al（OH）3，再加氢氧化钠，氢氧化铝溶解，所以最后的11.6g沉淀就是氢氧化镁，即n[Mg（OH）2]=0.2mol，由元素守恒可知n（Mg）=n[Mg（OH）2]=0.2mol，所以Mg的质量为0.2mol×24g/mol=4.8g。
（2）加入氢氧化钠溶液为160mL时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）2和Al（OH）3，溶液为氯化钠溶液，根据钠元素守恒此时溶液中n（NaCl）=n（NaOH）=0.16L×5mol/L=0.8mol，根据氯元素守恒n（HCl）=0.8mol，故盐酸的物质的量浓度为=8mol/L。
【跟踪演练】
3.(2022·重庆质检)向30 mL 1 mol·L－1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 mol·L－1的NaOH溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为(　　)
A．3 mL B．7.5 mL
C．15 mL D．17.5 mL
【答案】B
【解析】解法一：把该题的信息转化为图像，用图像法求解，如图所示：

当生成沉淀0.01 mol时需NaOH 0.03 mol或0.11 mol，显然B项符合题意。
解法二：已知n(AlCl3)＝0.3 mol，n[Al(OH)3]＝0.01 mol，由沉淀的物质的量小于氯化铝的物质的量可推知此题可能有两个答案：一是氢氧化钠不足，二是氢氧化钠比生成沉淀量最大时稍过量。
当碱的量不足时，则V(NaOH)＝ L＝0.007 5 L＝7.5 mL；当碱稍过量时，则V(NaOH)＝ L＝0.027 5 L＝27.5 mL。
【高考应用】
高频考点1镁、铝及其化合物工艺流程
【高考实例】
例：（2016年高考浙江卷）Ⅰ．（6分）化合物Mg5Al3（OH）19（H2O）4可作环保型阻燃材料，受热时按如下化学方程式分解：
2Mg5Al3（OH）19（H2O）4 27H2O↑+10MgO+3Al2O3
（1）写出该化合物作阻燃剂的两条依据____________。
（2）用离子方程式表示除去固体产物中Al2O3 的原理________。
（3）已知MgO可溶于NH4Cl的水溶液，用化学方程式表示其原理____________。
Ⅱ．（12分）磁性材料A是由两种元素组成的化合物，某研究小组按如图流程探究其组成：

请回答：
（1）A的组成元素为_________（用元素符号表示），化学式为______。
（2）溶液C可溶解铜片，例举该反应的一个实际应用____________。
（3）已知化合物A能与稀硫酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体（标况下的密度为1.518 g·L-1），该气体分子的电子式为____。写出该反应的离子方程式__________。
（4）写出F→G反应的化学方程式_____________。设计实验方案探究溶液G中的主要微粒（不考虑H2O、H+、K+、I-）______________。
【答案】Ⅰ.（1）反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气。
（2）Al2O3 +2OH−2AlO2−+H2O
（3）NH4Cl+H2O NH3·H2O+HCl，MgO+2 HCl MgCl2+H2O
Ⅱ．（1）S、Fe Fe3S4
（2）制印刷电路板
（3）Fe3S4+6H+3H2S↑+3Fe2++S
（4）H2SO3+I2+H2O H2SO4+2HI
取溶液G，加入过量BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则有SO42−，过滤后取滤液，滴加H2O2溶液，若产生白色沉淀，则有H2SO3。
【解析】
Ⅰ.（1）此反应为吸热反应，能降低问题，反应产生的固体氧化物能隔绝空气，并且产生水蒸气，可以稀释空气。故答案为：反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气。
（2）氧化镁和氧化铝的区别在于氧化铝能与强碱反应而氧化镁不能，氧化铝和强碱反应生成偏铝酸盐和水，离子方程式为：Al2O3 +2OH−2AlO2−+H2O。
（3）氯化铵溶液中铵根离子水解， NH4Cl+H2O NH3·H2O+HCl，溶液为酸性，氧化镁和水解生成的盐酸反应生成氯化镁，方程式为： MgO+2HCl MgCl2+H2O。
Ⅱ．（1）红棕色固体B为氧化铁，与盐酸反应后生成黄色溶液C为氯化铁，氯化铁与硫氰化钾显血红色溶液D为硫氰化铁。无色气体溶于水后为酸性，与碘反应后生成无色溶液，酸性变强，说明原酸为弱酸，且具有还原性，为亚硫酸，则无色气体为二氧化硫。则原化合物中含有铁和硫元素。氧化铁的质量为2.400g，其物质的量为2.400/160=0.015mol，含铁原子的物质的量为0.030mol，则铁的质量为0.030×56=1.680g，则化合物中硫元素的质量为2.960-1.680=1.280g，硫的物质的量为1.280/32=0.040mol，则铁与硫的物质的量比为0.030:0.040=3:4，则化学式为：Fe3S4。
（2）溶液C为氯化铁，可以溶解铜，用来制印刷电路板。
（3）化合物A与硫酸反应生成淡黄色不溶物为硫，和一种气体，该气体的摩尔质量为1.518×22.4=34.00，则为硫化氢。硫化氢的电子式为，该反应生成硫酸亚铁和硫和硫化氢，方程式为：Fe3S4+6H+3H2S↑+3Fe2++S。
（4）亚硫酸和碘单质反应生成硫酸和氢碘酸，方程式为：H2SO3+I2+H2O H2SO4+2HI；溶液G中主要含有硫酸根离子，或许有未反应完的亚硫酸分子，硫酸根离子用钡盐检验，亚硫酸可以用氧化剂氧化成硫酸根再检验，具体操作方法为：取溶液G，加入过量BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则有SO42−，过滤后取滤液，滴加H2O2溶液，若产生白色沉淀，则有H2SO3。
【考点演练】
1.碱式碳酸镁[4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O]是重要的无机化工产品。一种由白云石[主要成分为CaMg(CO3)2，还含少量SiO2、Fe2O3等]为原料制备碱式碳酸镁(国家标准中CaO的质量分数≤0.43%)的实验流程如下：

(1)“煅烧”时发生主要反应的化学方程式为______________________。
(2)常温常压下“碳化”可使镁元素转化为Mg(HCO3)2，“碳化”时终点pH对最终产品中CaO含量及碱式碳酸镁产率的影响如图1和图2所示。

①应控制“碳化”终点pH约为________，发生的主要反应的化学方程式为__________和___________________。
②图2中，当pH＝10.0时，镁元素的主要存在形式是________________(写化学式)。
(3)“热解”生成碱式碳酸镁的化学方程式为_________________________。
(4)该工艺为达到清洁生产，可以循环利用的物质是________(写化学式)。
【答案】(1)CaMg(CO3)2CaO＋MgO＋2CO2↑
(2)①9.0　Mg(OH)2＋2CO2===Mg(HCO3)2 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O　②Mg(OH)2
(3)5Mg(HCO3)24MgCO3·Mg(OH)2·4H2O↓＋6CO2↑　
(4)CO2
【解析】(1)白云石主要成分为CaMg(CO3)2，煅烧时生成CaO、MgO，放出CO2。
(2)①由图2可知当pH<9.0时产率高，结合图1可知pH＝9.0时CaO含量低。煅烧产物为MgO、CaO，MgO、CaO消化后生成Mg(OH)2、Ca(OH)2。碳化后，由图可知Mg(OH)2生成Mg(HCO3)2，由图可知Ca(OH)2生成CaCO3。②pH变大，c(OH－)增大，生成Mg(OH)2。
(3)Mg(HCO3)2受热分解生成4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O，根据镁、碳原子关系可知有CO2生成。
2.（2019新课标全国高考Ⅰ）硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。
（2）“滤渣1”的主要成分有_________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是_________。
（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2OH++B(OH)−4，Ka=5.81×10−10，可判断H3BO3是______酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_______________。
（4）在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________，母液经加热后可返回___________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。
【答案】（1）NH4HCO3+NH3(NH4)2CO3
（2）SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN
（3）一元弱 转化为H3BO3，促进析出
（4）2Mg2++3+2H2OMg(OH)2·MgCO3↓+2
（或2Mg2++2+H2OMg(OH)2·MgCO3↓+CO2↑） 溶浸 高温焙烧
【解析】（1）根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气，用碳酸氢铵溶液吸收，反应方程式为：NH3+NH4HCO3 (NH4)2CO3。
（2）滤渣I为不与硫酸铵溶液反应的Fe2O3、Al2O3、SiO2；检验Fe3+,可选用的化学试剂为KSCN，
（3）由硼酸的离解方程式知，硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子，而三价硼原子最多只能再形成一个配位键，且硼酸不能完全解离，所以硼酸为一元弱酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是将B(OH)−4转化为H3BO3，并促进H3BO3析出，
（4）沉镁过程中用碳酸铵溶液与Mg2+反应生成Mg(OH)2∙MgCO3，沉镁过程的离子反应为：2Mg2++2H2O+3CO32-Mg(OH)2∙MgCO3↓+2HCO3-；母液加热分解后生成硫酸铵溶液，可以返回“溶浸”工序循环使用；碱式碳酸镁不稳定，高温下可以分解，故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。