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＋)