第十讲 镁铝及其重要化合物 课件-2027届高三化学一轮复习
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内容正文:
第二章 物质及其变化
第10讲——知识点 镁铝及其重要化合物
新人教版 高中化学 2027届 一轮复习
1. 镁元素
周期表中的位置 基态电子排布式 基态电子排布图 原子结构示意图
自然界中的镁全部以化合态的形式存在。
具有______色金属光泽的固体,密度、硬度均较____,熔点较____,有良好的导____、导____和______性。
银白
小
低
电
热
延展
2. 镁单质
2. 1. 物理性质
第三周期 ⅡA族
考点一 镁的化性质及应用
1s22s22p63s2
2. 2. 化学性质
一、镁及其化合物
①与CO2
镁着火不能用CO2灭火,可用沙土盖灭
2Mg+CO2=====2MgO+C
点燃
考点一 镁的化性质及应用
②与非金属反应
A.镁条在中燃烧,发出耀眼的_____,生成白色固体物质,反应的化学方程式为
____________________________
强光
点燃
镁在空气中燃烧得到MgO、C和Mg3N2的混合物
应用:制作焰火、用信号弹、照明弹
C.镁条能与S反应,化学方程式为____________________________
S
B.镁条能与Cl2反应,化学方程式为______________________________
Mg+Cl2 MgCl2
点燃
D.镁条能与N2反应,化学方程式为____________________________
点燃
2. 2. 化学性质
一、镁及其化合物
注意:MgS、Mg3N2只能在干态下制取
(臭鸡蛋味气体)
考点一 镁的化性质及应用
③与H2O反应:______________________________________
④与H+反应:________________________________
Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑
加热
Mg+2H+=Mg2++H2↑
⑤与盐溶液反应(如与CuSO4溶液):________________________________
Mg+Cu2+=Mg2++Cu
镁带与冷水(滴有酚酞)
镁带与热水(滴有酚酞)
Mg3N2+6H2O══3Mg(OH)2↓+2NH3↑
Mg + 2NH4+ H2 + Mg2+ + NH3
与铵盐溶液反应,放出NH3和H2
1.轻量化材料:镁合金密度仅为铝的2/3、钢的1/4,广泛应用于新能源汽车、航空航天及机器人部件。
2.高强度合金:与铝、锌等金属形成高强度合金,用于汽车零部件(如方向盘骨架)、3C产品外壳等
3.化工与冶金:氧化镁、氯化镁等化合物用于耐火材料、建材及冶金辅料。
4.健康与医疗领域:镁促进钙吸收和骨骼代谢,预防骨质疏松,保持骨骼健康; 调节心脏节律、降低血压和血脂,减少心脑血管疾病风险,保护心脑血管;缓解焦虑、改善睡眠,并参与神经信号传递,调节神经系统;增强胰岛素敏感性,辅助控制血糖水平;日常生活:硫酸镁用于导泻,碱性镁盐中和胃酸。
5.能源与环保:镁储氢技术被视为潜在的新型能源解决方案。
镁的主要用途
考点一 镁的化性质及应用
3. 镁的重要化合物
一、镁及其化合物
(1)氧化镁:
白色粉末状固体, 溶于水,属于 ,与盐酸反应的离子方程式为
__________________________。
(2)氢氧化镁:
白色固体, 溶于水, 中强碱, 与盐酸反应的离子方程式为___________________________。
MgO+2H+ = Mg2++H2O
Mg(OH)2+2H+= Mg2++2H2O
碱性氧化物
难
难
氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁,能发生反应MgCO3+H2O Mg(OH)2+CO2↑,镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。
判断:
在Mg(HCO3)2溶液中加入足量的Ca(OH)2溶液, 最终得到的沉淀是MgCO3和CaCO3。( )
×
Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ = Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O
考点二 镁的化合物的化性质及应用
可溶性镁盐与碱反应优先生成Mg(OH)2
氯化镁[MgCl2]:熔点比MgO低,电解其熔融盐冶炼镁;MgCl2固体干燥剂;
碳酸镁[MgCO3]:胃酸中和剂
MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2↑
(1)生成:镁在氮气中点燃制备: 。
(2)水解特性:遇水剧烈水解,生成Mg(OH)2沉淀与NH3方程式:
。
(3)遇酸生成镁盐与铵盐: 。
氮化镁 Mg3N2
3Mg + N2 2Mg3N2
点燃
Mg3N2 + 6H2O 2NH3 + 3Mg(OH)2
Mg3N2 + 8H+ 3Mg2+ + 2NH4+
【易错提醒】镁燃烧产物混有Mg3N2,不能用N2作镁燃烧 。
保护气
考点二 镁的化合物的化性质及应用
微溶于水,白色固体,溶解度大于Mg(OH)2;故MgCO3煮沸发生沉淀转化
MgCO3 + H2O Mg(OH)2 + CO2
△
碱式碳酸镁Mg2(OH)2CO3:水垢、矿石主要成分,受热分解为MgO、CO2、H2O
4. 从海水中提取镁的流程
一、镁及其化合物
主要化学反应为:
(1)制石灰乳:
CaO+H2O===Ca(OH)2
(2)沉淀Mg2+:
Mg2++Ca(OH)2===Mg(OH)2+Ca2+
(3)制备MgCl2:
Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
(4)电解MgCl2:
HCl的作用抑制Mg2+的水解
镁在 极析出
阴
物质 氧化镁 氯化镁
熔点(℃) 2800 714
MgO的熔点高,耗能大。
(5)循环利用设计
①电解副产物Cl2用于制盐酸,循环用于酸化步骤。
②过滤母液(主要含CaCl2)可返回海洋或用于其他工业。
因镁在高温下能与等气体发生反应,故工业电解得到的镁,应在氛围中冷却
考点二 镁的化合物的化性质及应用
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。
8
真题感悟
通过加热反应实现的以镁元素为核心的物质转化关系如图。下列说法错误的是( )
A. MgO和NH4Cl都是离子化合物
B. 物质b一定条件下可还原氧化铜
C. 物质a、b均为电解质,且a为强电解质
D. 利用NaOH溶液和红色石蕊试纸可检验NH4+
C
2.利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程如图,下列说法正确的是( )
A.“酸浸”时溶液中有电子转移
B.“氧化”时用稀硝酸代替更好
C.沉淀混合物为Al(OH)3和Fe(OH)3
D.电解MgCl2溶液可得到金属镁
答案:C
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真题感悟
一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下:
下列说法错误的是( )
A.物质X常选用生石灰
B.工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁
C.“氯化”过程中发生的反应为MgO+C+Cl2 MgCl2+CO
D.向“煅烧”后的产物中加稀盐酸,将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2
D
一、铝及其化合物
1. 铝元素——地壳中含量最多的金属元素
位置:
两性:既有金属性,也有非金属性
第三周期 ⅢA族
基态电子排布图
基态电子排布式
原子结构示意图
金属与非金属的交界处
自然界中的铝全部以化合态的形式存在。
考点一 铝的性质及应用
12
2. 铝单质
2. 1. 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。
2. 2. 化学性质
考点一 铝的性质及应用
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与非金属单质反应
与O2反应
与Cl2反应
与酸反应
与强碱反应
常温下形成致密的氧化膜
氧化性酸
非氧化性酸
常温,遇冷的浓硝酸或浓硫酸钝化,遇稀硝酸生成NO
2Al+6H+===2Al3++3H2↑
Al
铝热反应
现象:融化但不滴落 应用:铝制品
与S反应
△
2Al+ 3S == Al2S3
点燃
熔点约2050℃
熔点约660℃
Al2S3遇水发生双水解,只在干态下生成
考点一 铝的性质及应用
与水
铝在常温下与冷水不反应,铝与冷水难反应,与热水反应受阻止。铝锅可以烧开水等。
△
2Al+ 6H2O===2Al(OH) 3+3H2↑
Al、Al2O3 、Al(OH)3
不与氨水和碳酸反应
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能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。
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能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。
铝与冷水难反应,与热水反应受阻止(铝与热水反应生成不稳定的Al(OH)3,受热迅速分解成氧化铝覆盖在铝制品表面阻止反应的进行)
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真题感悟
一、铝及其化合物
【知识回顾】铝热反应
Fe2O3+2Al=== 2Fe + Al2O3
高温
(如Fe2O3 、V2O5、Cr2O3 、MnO2等)
铝粉+某些金属氧化物
1.引发操作:
在铝热剂上加少量KClO3,插上镁条,并将其点燃
2.反应现象:
剧烈反应,发出强光,纸漏斗被烧穿,沙子上落有红热的铁珠
铝热剂
①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属,如铁、铬、锰、钨等;
②金属焊接,如野外焊接钢轨等
Mg条、KClO3的作用是产生高温,引发铝热反应
考点一 铝的性质及应用
①Al与MgO不能发生铝热反应,原因是Mg的活泼性强于Al。
②用铝箔包裹的钠与水反应时既考虑Na与水的反应,又考虑Al与NaOH溶液的反应。
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考点一 铝的性质及应用
5.铝的制备和用途
(1)制备原理:铝土矿Al2O3 Al,电解 :
。
Al2O3
熔融Al2O3
【特别提醒】①工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因:AlCl3是共价化
合物,熔融态不导电。
②冰晶石Na3AlF6作助熔剂,降低熔点。
提纯
电解
6.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 ;
②消耗H+、OH-的物质的量之比为n(H+)∶n(OH-) = 。
相等
3:1
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考点一 铝的性质及应用
2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2
2Al + 2NaOH + 6H2O 2Na[Al(OH)4] + 3H2
(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 ;
②生成H2的物质的量之比为 。
(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 不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而 过量。
1:3
1:3
HCl
NaOH
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一、铝及其化合物
3. 氧化铝、氢氧化铝的两性
名称 氧化铝 (Al2O3) 氢氧化铝 [Al(OH)3]
物理性质
化学性质 与盐酸
反应
与NaOH反应
加热
主要用途
治疗胃酸过多:
NaHCO3、Al(OH)3
电解
2Al2O3(熔融)====4Al+3O2↑
冰晶石
强酸
对角线规则:氧化铍、氢氧化铍与氧化铝、氢氧化铝性质相同
考点二 铝的化合物性质及应用
白色固体,熔点很高,难溶于水
白色胶状物质,难溶于水
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-
Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-
不分解
2Al(OH)3===Al2O3+3H2O
①做耐高温材料
②冶炼铝的原料
①Al(OH)3胶体用于净水
②制药(治疗胃酸过多)
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(2)制备方法(写出离子方程式)
①向可溶性铝盐溶液中加入足量氨水:___________________________。
②向Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2:___________________________。
③向Al3+通入NaHCO3溶液(双水解):___________________________。
Al3++3NH3·H2O═Al(OH)3↓+3N
[Al(OH)4]-+CO2═Al(OH)3↓+HC
(1) 向含Al3+的溶液中加入过量的氨水,只能生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3不溶于氨水。
(2) Al3+只能存在于酸性溶液中,[Al(OH)4]-只能存在于碱性溶液中;Al3+与[Al(OH)4]-不能大量共存。
Al3++3[Al(OH)4]-===4Al(OH)3↓
4. 铝盐
考点二 铝的化合物性质及应用
(1)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]
明矾净水原理:
①明矾电离产生的Al3+发生水解:Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+
②产生的Al(OH)3胶体具有很强的吸附能力,可以吸附水中的杂质并形成沉淀, 使水变得澄清透明。
4. 铝盐
属于复盐
考点二 铝的化合物性质及应用
不具有杀菌消毒功能
一、铝及其化合物
一、铝及其化合物
(2)四羟基合铝酸钠(配合物)
①向Na[Al(OH)4]溶液中滴加盐酸至过量,反应现象为先产生白色沉淀,然后沉淀又逐渐溶解直至消失,反应的有关离子方程式为______________________________、______________________________。
②向Na[Al(OH)4]溶液中通入少量CO2,反应的离子方程式为
______________________________________________。
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O
2[Al(OH)4]- +CO2===2Al(OH)3↓+CO32-+H2O
(3) AlCl3
①可与碱(OH-、氨水等)反应
②Al3+水解呈酸性。与[Al(OH)4]-、CO32-(HCO3-)、S2- (HS-)、ClO-等发生双水解
泡沫灭火器灭火原理
考点二 铝的化合物性质及应用
与过量CO2反应
CO2+ CO32- +H2O === HCO3-
CO2 + [Al(OH)4]- === Al(OH)3↓+HCO3-
深化探究
------ 离子共存问题
Al3+ 与S2-、HS-、CO32-、HCO3-、AlO2-
因发生双水解反应不能共存
2Al3+ + 3CO32- + 6H2O = 2Al(OH)3↓+3CO2↑
Al3+ + 3HCO3- = Al(OH)3↓+3CO2↑
Al3+ + 3AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3↓
[Al(OH)4]- 与Al3+ 、Fe3+、NH4+
因发生双水解反应不能共存
与Al3+、 [Al(OH)4]- 因发生双水解反应不能共存的离子有哪些?
考点二 铝的化合物性质及应用
(1)与少量氢氧化钠溶液反应
AlCl3+ 3NaOH === Al(OH)3↓+3NaCl
Al3++ 3OH- === Al(OH)3↓
(2)与过量氢氧化钠溶液反应
Al(OH)3 + OH- === [Al(OH)4]-
AlCl3+ 4NaOH === Na[Al(OH)4]+3NaCl+2H2O
Al3+ + 4OH- === [Al(OH)4]-
(3)与少量或过量氨水反应
Al3++ 3NH3·H2O=== Al(OH)3↓ +3NH4+
考点二 铝的化合物性质及应用
拓展:像AlCl3·3H2O这种易水解的结晶水合物除去结晶水的另一种方法是将该固体与SOCl2混合加热得纯净干燥固体
AlCl3·3H2O+3SOCl2 AlCl3+3SO2 ↑+6HCl ↑
考点1:配制AlCl3溶液将其固体溶于较浓的盐酸中,抑制Al3+水解
考点2:将AlCl3溶液蒸干得到Al(OH)3,灼烧得到Al2O3
考点3:将AlCl3溶液蒸在HCl气流中蒸干得到AlCl3固体
低
升华
易
共价
分子
不
二聚
拓展:氯化铝的结构与性质
铝离子检验——Al3+和Al(OH)4-离子的检验
原理:
Al3+
过量强碱
Al(OH)3
少量碱
Al(OH)4-
Al(OH)4-
过量强酸
Al(OH)3
少量酸
Al3+
操作:取适量待测液于干净试管中,逐滴加入稀NaOH溶液,若先产生白色沉淀,后沉淀溶解,则待测液中含Al3+,反之,则没有Al3+。
操作:取适量待测液于干净试管中,逐滴加入稀盐酸,若先产生白色沉淀,后沉淀溶解,则待测液中含Al(OH)4-,反之,则没有。
考点二 铝的化合物性质及应用
真题感悟
4.工业冶炼铝的工艺流程
(1)碱溶法
考点二 铝的化合物性质及应用
(2)酸溶法
考点二 铝的化合物性质及应用
1.Al3+、Al(OH)3、[Al(OH)4]-之间的转化关系
考点二 铝的化合物性质及应用
1.Al3+、Al(OH)3、[Al(OH)4]-之间的转化关系
(1)①Al3+ + 3NH3·H2O Al(OH)3 + 3NH4+;
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 + HCO3-;
②[Al(OH)4]- + H+ Al(OH)3 + H2O
(6)Al(OH)3+ + OH- [Al(OH)4]-
考点二 铝的化合物性质及应用
(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
2.与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析
考点二 铝的化合物性质及应用
2.与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析
(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
Al(OH)3 + 3H+ 3H2O + Al3+
[Al(OH)4]-+4H+=Al3+ +2H2O
H++[Al(OH)4]- ==Al(OH)3↓+H2O
Al3++3[Al(OH)4]-4Al(OH)3↓
3.与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析
(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+)= 。
图B中,若已知原溶液中含有Mg2+。则可推出:n(Mg2+)∶n(Al3+)= 。
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
1:1
2:1:1
考点二 铝的化合物性质及应用
考点二 铝的化合物性质及应用
2.与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析
(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、[Al(OH)4]-三者之间的转化比例:
考点二 铝的化合物性质及应用
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:
。
②由Na[Al(OH)4]制备Al(OH)3宜用CO2与[Al(OH)4]-反应:
。
③从节约原料角度,由Al制备Al(OH)3,宜用Al制备Al3+,Al制备[Al(OH)4]-,然
后将二者混合: 。
Al3+ + 3NH3·H2O 3NH4+ + Al(OH)3
Al(OH)4- + CO2 HCO3- + Al(OH)3
3Al(OH)4- + Al3+ 4Al(OH)3
考点二 铝的化合物性质及应用
(2)有关离子共存问题
①与Al3+不能大量共存的(阴)离子有:OH-、[Al(OH)4]-、HS-、SiO32-、CO32-、
HCO3-、SO32-等。
②与[Al(OH)4]-不能大量共存的(阳)离子有:H+、Al3+、NH4+、Fe2+、Fe3+等。
③[Al(OH)4]-与HCO3-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+、NH4+、H+的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,反应顺序是:
I. ;II. (若先与NH4+反应,则生成的
NH3·H2O又使Al3+沉淀且生成NH4+);III. [若先溶解
OH- + H+ H2O
Al3+ + 3OH- Al(OH)3
NH4+ + OH- NH3·H2O
考点二 铝的化合物性质及应用
Al(OH)3,则产生的[Al(OH)4]-又与NH4+反应生成沉淀];
IV. 。
②向含有[Al(OH)4]-、CO32-、OH-的混合溶液中逐滴加入盐酸,反应顺序是:
I. ;II. ([Al(OH)4]-比CO32-
先反应);III. ;IV. [HCO3-比
Al(OH)3先反应];V. 。
(4)有关Al(OH)3的计算
A.求产物Al(OH)3的量
①当n(OH-) ≤ 3n(Al3+)时,n[Al(OH)3]= 。
Al(OH)3 + OH- Al(OH)4-
OH- + H+ H2O
Al(OH)4- + H+ H2O + Al(OH)3
CO32- + H+ HCO3-
HCO3- + H+ CO2 + H2O
Al(OH)3 + 3H+ 3H2O + Al3+
n(OH-)
考点二 铝的化合物性质及应用
②3n(Al3+) < n(OH-) < 4n(Al3+)时,n[Al(OH)3]= 。
③当n(OH-) ≥ 4n(Al3+)时,n[Al(OH)3]= 。
B.求反应物碱的量
①若碱不足(Al3+未完全沉淀):n[OH-]= 。
②若碱使生成的Al(OH)3部分溶解:n(OH-)= 。
4n(Al3+)-n(OH-)
0,无沉淀
3n[Al(OH)3]
4n(Al3+)-n[Al(OH)3]
得分速记
图像比例牢记3:1、1:3;区分滴加顺序,顺序相反图像完全不同;混合金属氢氧化物图像终点必有不溶沉淀Mg(OH)2;计算常依托横坐标比例用元素守恒、电荷守恒快速求解。
Al3+、、H+等与OH-反应的顺序
向含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl的混合溶液中(假设各1 mol),逐滴加入NaOH溶液,沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如下。(假设Mg2+、Al3+结合OH-能力相同)
分析图像的变化情况,回答下列问题:
考点二 铝的化合物性质及应用
39
(1)H+、Al3+、Al(OH)3、四种粒子与OH-反应的先后顺序依次为__________________________________________。
(2)依次写出各阶段的离子方程式:
①OA:__________________________________________。
②AB:____________________、___________________________。
③BC:_______________________________。
④CD:___________________________________。
H+、Al3+、、Al(OH)3
H++OH-===H2O
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
+OH-===NH3·H2O
Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-
40
CaCO3CaO+CO2↑
MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O
MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑
$