这篇资料主要涉及高中化学中的金属化合物相关知识,特别是与铝及其化合物相关的化学反应和性质。以下是对这些知识点的详细说明:
1. **两性氧化物和氢氧化物**:题目中提到的Al2O3(氧化铝)和Al(OH)3(氢氧化铝)都是两性物质,既可以与酸反应生成盐和水,也可以与碱反应生成盐和水。例如,Al2O3可以分别与盐酸和氢氧化钠反应。
2. **铝离子与碱的反应**:铝离子与强碱如NaOH反应会生成偏铝酸盐(AlO2-)和水,例如Al3+ + 4OH- → AlO2- + 2H2O。但如果氢氧化钠过量,Al(OH)3会溶解,形成AlO2-。
3. **铝与酸的反应**:铝与非氧化性酸(如盐酸)反应会产生氢气,例如2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2↑。在题目中,金属钠投入氯化铝溶液中,钠会首先与水反应生成氢氧化钠和氢气,然后氢氧化钠再与铝离子反应生成沉淀。
4. **铝的沉淀反应**:Al3+与碱反应生成Al(OH)3沉淀,但过量的碱会使其溶解。例如,AlCl3与过量氨水反应生成Al(OH)3沉淀,AlCl3 + 3NH3·H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4Cl;或NaAlO2与过量盐酸反应生成AlCl3。
5. **镁、铝、铜与酸的反应**:镁和铝可以与酸反应生成氢气,而铜不与非氧化性酸反应,因此在与过量盐酸反应后,过滤后的溶液中不会有Cu2+。
6. **滤液离子分析**:镁和铝与盐酸反应生成镁离子(Mg2+)和铝离子(Al3+),之后加入过量烧碱,镁离子会形成Mg(OH)2沉淀,铝离子会形成AlO2-。
7. **镁铝合金与酸的反应**:镁和铝都会与盐酸反应生成氢气,通过计算可得沉淀质量为13.6g,这是镁和铝与氢氧化钠反应生成的沉淀Mg(OH)2和Al(OH)3的质量。
8. **离子方程式判断**:D选项是错误的,因为氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸盐,正确的离子方程式应该是Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 2H2O。
9. **离子共存问题**:A选项中的HCO3-与OH-不能共存,B选项中的Ca2+与SO42-、CO32-不能共存,C选项中的Fe2+与H+、NO3-在酸性条件下会发生氧化还原反应。D选项离子可以共存。
10. **硫酸根离子完全沉淀**:在明矾溶液中滴入Ba(OH)2,当硫酸根离子完全沉淀时,铝元素以AlO2-形式存在。
11. **氧化物性质**:B选项正确,碱性氧化物通常是金属氧化物,但金属氧化物不一定是碱性氧化物,如Al2O3是两性氧化物。
12. **沉淀质量与消耗NaOH的关系**:通过计算可以得出消耗NaOH溶液的体积。
13. **AlCl3与NaOH反应的比例**:根据题目条件,可以推算出两种可能的比例:2:3或7:2。
14. **Mg2+转化为Mg(OH)2**:计算需要的NaOH体积以中和Mg2+并生成Mg(OH)2沉淀。
15. **图像与反应对应**:根据反应过程分析,匹配相应的图像。
16. **AlCl3与NaOH反应顺序的影响**:加入顺序的不同会导致不同的沉淀现象,但最终沉淀的铝元素总量相同。
17. **镁铝合金与氢氧化钠反应**:镁铝合金与氢氧化钠反应会产生氢气,具体反应情况取决于金属比例和反应条件。
这些知识点涵盖了铝及其化合物的主要化学性质,包括它们与酸、碱的反应,以及在溶液中的离子反应和沉淀生成。