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    在加入Al能产生H2的溶液中一定能存在的离子是(  )
    A.HCO3-B.CO32-C.Na+D.Mg2+

    本题信息:化学单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “在加入Al能产生H2的溶液中一定能存在的离子是( )A.HCO3-B.CO32-C.Na+D.Mg2+” 主要考查您对

离子共存

单质铝

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离子共存:

所谓离子共存实质上就是看离子间是否发生反应。若离子在溶液中发生反应,就不能共存。

因能发生氧化还原反应而不共存的离子有:
(注:“√”表示能发生反应,“×”表示不能发生反应)

 

S2-

SO32-

I-

Fe2+

Br-

Cl-(H+)

MnO4-

ClO-

NO3-(H+)

×

Fe3+

×

×

×

因能发生复分解反应而不共存的离子有:

  • 离子间相互结合生成难溶物或微溶物
    Ba2+、Ca2+ CO32-、SO32-、SO42-
    Ag+ CO32-、SO32-、Cl-
  • 离子间相互结合生成气体或挥发性物质
    H+ CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-、S2-、HS-
    OH- NH4+
  • 离子间相互结合生成弱电解质
    H+ CO32-、SO32-、S2-、CH3COO-、F- 弱酸
    OH- NH4+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Mg2+ 弱碱
    H+

因能发生双水解的离子有:

Al3+ CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-、S2-、HS-、AlO2-、ClO-
Fe3+ CO32-、HCO3-、AlO2-、ClO-
NH4+ SiO32-、AlO2-

因发生络合反应而不共存的离子有:

Fe3+ SCN-
Ag+、Cu2+ NH3·H2O

判断离子是否共存的几种情况:

(1)发生复分解反应,离子不能大量共存。
①有气体产生    如CO32-、SO32-、S2-、HCO3-、HSO3-、HS-等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存。
②有沉淀生成    如Ba2+、Ca2+、Mg2+、Ag+等不能与SO42-、CO32-等大量共存;
                            Mg2+、Fe2+、Ag+、Al3+、Zn2+、Cu2+、Fe3+等不能与OH-大量共存;
                            Pb2+与Cl-,Fe2+与S2-、Ca2+与PO43-、Ag+与I-不能大量共存。
③有弱电解质生成   如OH-、CH3COO-、PO43-、HPO42-、H2PO4-、F-、ClO-、AlO2-、SiO32-、CN-、C17H35COO-与H+不能大量共存;
                                   一些酸式弱酸根如HCO3-、HPO42-、HS-、H2PO4-、HSO3-不能与OH-大量共存;
                                    NH4+与OH-不能大量共存。
(2)发生氧化还原反应,离子不能大量共存
①具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存    如S2-、HS-、SO32-、I-和Fe3+不能大量共存。
②在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存    如MnO4-、Cr2O7-、NO3-、ClO-与S2-、HS-、SO32-、HSO3-、I-、Fe2+等不能大量共存;
    SO32-和S2-在碱性条件下可以共存,但在酸性条件下由于发生2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O不能共存 ;H+与S2O32-不能大量共存。
(3)能水解的阳离子跟能水解的阴离子在水溶液中不能大量共存(双水解)
例:Al3+和HCO3-、CO32-、HS-、S2-、AlO2-、ClO-等;Fe3+与CO32-、HCO3-、AlO2-、ClO-等不能大量共存。
(4)溶液中能发生络合反应的离子不能大量共存。
如Fe2+、Fe3+与SCN-不能大量共存。

主要题目要求的限定:
(1)酸性溶液(H+)、碱性溶液(OH-)、能在加入铝粉后放出可燃气体的溶液、由水电离出的H+或OH-=1×10-10mol/L的溶液等。
(2)溶液的颜色:有色离子MnO4-(紫色)、Fe3+(棕黄)、Fe2+(浅绿)、Cu2+(蓝)、Fe(SCN)2+(红)、Fe(SCN)63-(血红)。
(3)要求“大量共存”还是“不能大量共存”。



铝的主要性质:

  • 物理性质:
    铝是银白色,具有金属光泽的固体,硬度较小,具有良好的导电性、导热性和延展性。
  • 化学性质:
    活泼金属,具有较强的还原性;常温下铝在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化;既可以与酸反应又可以与碱反应。
    (1)与氧气反应:(纯氧中发出耀眼的白光)
    (2)与Cl2 、S 、N2反应:
    (Al2S3在溶液中完全双水解)

    (AlN与水反应生成Al(OH)3和NH3↑)
    (3)与水反应:
    (4)与酸反应:
    (5)与碱的反应:
    (6)铝热反应:2Al+Fe2O3=(高温)=Al2O3+2Fe
  • 铝的用途
    纯铝制作导线,铝合金用于制造飞机、汽车、生活用品等。



铝的特殊性质:

铝既能与酸反应,也能与强碱反应。
铝与酸反应:铝与浓硫酸在常温下发生钝化,2Al+6HCl==2AlCl3+3H2
铝与碱反应:2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2

铝热反应:

铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。此种反应被称为铝热反应。 
可简单认为是铝与某些金属氧化物(如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)或非金属氧化物(如SiO2等)在高热条件下发生的反应。    
铝热反应常用于冶炼高熔点的金属,并且它是一个放热反应,   
其中镁条为引燃剂,氯酸钾为助燃剂。
其装置如下图所示:


铝热反应配平技巧:

取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数,即可快速配平,如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12,则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4,然后便可得到Al为8,Fe为9。


镁铝的化学性质比较:

单质
与非金属反应 2Mg+O2=(点燃)=2MgO
(发出耀眼白光)
Mg+Cl2=(点燃)=MgCl2
3Mg+N2=(点燃)=Mg3N2
4Al+3O2=(加热)=2Al2O3
2Al+3Cl2=(加热)=2AlCl3
2Al+3S=(加热)=Al2S3
与沸水反应 Mg+2H2O=(加热)=Mg(OH)2+H2 不反应
与酸反应 Mg+2H+==Mg2++H2
与稀硝酸反应生成Mg(NO3)2、NOx(或者N2、NH4NO3)、H2O
2Al+6H+==2Al3++3H2
在冷的浓硝酸或浓硫酸中钝化
与氧化物反应 2Mg+CO2=(点燃)=2MgO+C
(剧烈燃烧,生成白色粉末和黑色固体)
2Al+Fe2O3=(高温)=2Fe+Al2O3(铝热反应)
与盐溶液反应 Mg+2NH4++2H2O==Mg2++2NH3·H2O+H2
Mg+Cu2+==Mg2++Cu
2Al+3Hg2+=2Al3++3Hg
与强碱反应 不反应 2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2

铝热反应配平技巧:

取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数,即可快速配平,如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12,则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4,底下便可得到Al为8,Fe为9。

铝与酸、碱反应的计算技巧:

铝与酸、碱反应的实质都是,所以根据得失电子守恒可知:,利用此关系可以方便地进行有关计算。

铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算:

 Al是我们中学阶段学习的唯一既与H反应也与OH反应的金属,它与酸、碱反应既有相同点,也有不同点。

相同点:Al均被氧化成+3价,所以1molAl不论与H还是与OH反应均生成3gH2
不同点:1molAl与H反应消耗3molH,而与OH反应只消耗1molOH,所以含有等物质的量的NaOH溶液和HCl溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为3∶1。


“铝三角”关系:


Al3++3OH-===Al(OH)3
Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O
Al3++4OH-===AlO2-+2H2O
AlO2-+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO3-
AlO2-+H++H2O===Al(OH)3
AlO2-+4H+===Al3++2H2O


钝化:

铝、铁在常温下与浓硫酸发生钝化,钝化不是不反应,而是被氧化成一层致密的氧化物薄膜,恰恰说明金属的活泼性。


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