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虽然金属单质的性质只有一种可能，即它的还原性，金属化合物的性质也需要通过分析金属元素在化合物中的价态来决定，但所有的金属化合物都具有氧化性。由于金属元素的化学性质大多数情况下表现为金属单质、金属化合物之间存在的氧化还原反应关系，以及同价态金属元素化合物之间存在的特殊转化关系，因此，看似复杂的金属元素的性质，只需要通过建立物质间固有的“三角”关系，即可把镁、铝、铁等金属元素的相关知识进行归类和系统化，方便于理解与掌握。
一、 直观明了的“镁三角”
镁元素相应物质的性质，主要体现在镁单质、氯化镁和氢氧化镁三者之间的相互关系上，由镁、氯化镁、氢氧化镁三种物质所建立起的“三角”关系，简单、直观、明了。
1.相关知识点拓展
在“镁三角”关系之外还有一些典型的化学反应值得关注，需要在知识的系统化时加以拓展应用：（1）镁可以在多种气体（如氧气、空气、氮气、二氧化碳等）中燃烧，生成氧化镁、氮化镁等；（2）镁、氧化镁、碳酸镁等可以促进水溶液中高价阳离子的水解，通常用它们来调节氯化镁溶液的pH值，以除去其中所含的氯化铁、氯化铝杂质；（3）碳酸镁在加热条件下可以与水发生水解反应，进而生成氢氧化镁。
2.典型问题例析
例1 等质量的镁条分别在下列气体：（1）氮气、（2）纯氧、（3）空气、（4）二氧化碳中充分燃烧，所产生的固体的质量从多至少的顺序为____________。
解析 镁条在上述气体中燃烧时，分别生成了：（1）Mg3N2、（2）MgO、（3）MgO和Mg3N2混合物、（4）MgO和C混合物，由于这些固体中的镁元素质量是相同的，因此，反应固体的质量分别由氧元素、氮元素及碳元素决定。已知在MgO和Mg3N2中，1 mol Mg燃烧后质量增加分别为16 g和 g，在（4）中所得固体中除了有MgO以外，还有C，故燃烧所得固体的质量从多至少的顺序为：（4）＞（2）＞（3）＞（1）。
例2 等物质的量的下列物质：（1）镁、（2）氧化镁、（3）碳酸镁、（4）碳酸氢镁、（5）氢氧化镁，充分溶解于同浓度、同体积的足量盐酸中，所形成氯化镁溶液浓度相同的一组是（）。
A.（4）（5） B.（1）（2） C.（2）（3） D.（2）（5）
解析 对于这个问题的处理，可以简单地以所加固体物质为参照对象，考察它们给盐酸留下了什么？显然MgO、MgCO3加入到盐酸中以后，在组成和量上都留下了“MgO”，而Mg（OH）2和Mg（HCO3）2在盐酸中都留下了“Mg（OH）2”。因此，此题的答案就是A、C。
例3 天然水中存在碳酸氢钙、碳酸氢镁等盐分，长期烧煮天然水的家用水壶中往往会产生白色的水垢，白色水垢的主要成分可能是（）。
A.碳酸钙、碳酸镁B.碳酸钙、氢氧化镁
C.氧化钙、氧化镁D.氢氧化镁、氢氧化钙
解析 碳酸氢钙、碳酸氢镁都是极不稳定的盐，在加热过程中都会很容易分解，并生成碳酸钙和碳酸镁。由于碳酸镁在加热过程中可以与水发生反应生成氢氧化镁，故天然水在长期烧煮的过程中，会产生碳酸钙和氢氧化镁。答案为B。
二、 连延交错的“铝三角”
重要的铝元素化合物有：Al2O3、偏铝酸盐（AlO）、铝盐（Al3+）、Al（OH）3等，铝单质和这些化合物的性质，以及它们之间相互关系可以完整地体现在两个连延交错的“铝三角”上。“三角”关系所反映的不仅是它们之间存在的定性转化关系，更能直接反映出有关物质间存在的定量关系。
1.重要知识点分析
2.典型问题例析
例1 分别将氯化铝和硫酸铝溶液蒸干，并灼烧，所得到的固体是什么？为什么？
解析 由于氯化铝溶液在受热时可以发生不可逆转的水解反应，AlCl3+3H2OAl（OH）3↓+3HCl↑，因此，将氯化铝溶液蒸干只能得到Al（OH）3固体，再进一步灼烧，Al（OH）3分解生成Al2O3。而硫酸是不挥发性酸，硫酸铝在加热过程中不能发生趋于完全的水解反应，因此，蒸干与灼烧硫酸铝溶液，只能得到硫酸铝的固体。
例2 将等质量的两份铁与铝的合金分别加入到过量的硫酸及氢氧化钠溶液中，收集两种情况下充分反应所产生的气体，相同状况下氢气的体积比为2∶1，则合金中铁与铝的物质的量的比是多少？
解析 由于分别与酸或碱溶液反应的Al的质量是相等的，因此，所产生的氢气的量也是相同的。已知两份合金与酸、碱溶液反应产生的氢气的体积比为2∶1，也即意味着铁、铝与酸反应产生的氢气的量是相等的，根据与酸反应时铁元素与铝元素的化合价变化，可以推知，铁与铝的物质的量比为3∶2。
三、 惟妙深邃的“铁三角”
由于铁元素比较特殊，突出体现在有两种不同的价态，因此，“铁三角”所反映的是三种不同价态的铁元素之间的性质表现形式及转化关系。“三角”关系看似简单，其内涵却非常惟妙深邃，因为有关物质性质的表现，既需要有反应条件的变量控制问题，也有同价态不同存在形式的物质间性质差异问题。
1.特殊知识点例举
在“铁三角”关系之外，还有一些特殊的知识点需要进一步加以掌握，以使知识面更宽，思维更加深刻。（1）无论是Fe2+还是Fe3+，它们都能与KSCN发生反应，由于SCN-与Fe3+的反应产物呈现血红色，因此，可用KSCN溶液区别Fe3+与Fe2+或检验Fe3+、Fe2+。（2）用惰性电极电解含有Fe3+和Cu2+的溶液时，虽然铜最先析出来，但在电解过程中最先得到电子的是Fe3+，发生反应：Fe3++e-=Fe2+，而Cu2+在Fe3+之后获得电子。（3）FeCl2是一种优于铝盐的净水剂，既能除去漂白之后多余的氯气，生成的FeCl3还能发生水解反应生成可吸附悬浮物的Fe（OH）3胶状物，同时多余铁元素还可补充人体对铁元素的需求。（4）常见的卤素单质中，Cl2、Br2氧化性强，可以将Fe或Fe2+氧化成Fe3+，而I2只能将Fe氧化成Fe2+。
2.典型问题例析
例1 甲、乙两位同学按以下方案进行Fe2+检验的相关实验：（1）甲同学先往某溶液中加入氯水，无明显现象，再加入KSCN溶液，出现血红色；（2）乙同学先加入KSCN溶液，无明显现象，再加入氯水出现血红色。哪位同学的实验过程更科学？
解析 显然，乙同学的实验过程更科学。乙同学在加入KSCN溶液时没有明显现象，即排除溶液存在Fe3+的可能，而甲同学的实验过程并不能肯定产生血红色物质的是原溶液存在的Fe3+还是加入氯水后新生成的Fe3+。
例2 H2O2是一种十分理想的除杂试剂，利用其特殊的氧化和还原性质除杂时，一般不留下任何杂质。化学上通常用H2O2在酸性条件下除去Fe3+中的Fe2+或除去Fe（OH）3中的Fe（OH）2杂质。写出有关反应的离子方程式或化学方程式。
解析 H2O2中氧元素为-1价，既可表现氧化性，又可表现还原性，H2O2转化为H2O或O2，因而不给溶液留下任何杂质。这里的H2O2表现的是氧化性，其化学方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O、2Fe（OH）2+H2O2=2Fe（OH）3。
例3 铝矾土矿是工业冶铝的主要原料，其主要成分为Al2O3，所含杂质为Fe2O3、SiO2。为了提取纯净的工业炼铝原料，请设计一个提纯方案，以保证在电解融熔态Al2O3时析出纯净的铝。
一、 直观明了的“镁三角”
镁元素相应物质的性质，主要体现在镁单质、氯化镁和氢氧化镁三者之间的相互关系上，由镁、氯化镁、氢氧化镁三种物质所建立起的“三角”关系，简单、直观、明了。
1.相关知识点拓展
在“镁三角”关系之外还有一些典型的化学反应值得关注，需要在知识的系统化时加以拓展应用：（1）镁可以在多种气体（如氧气、空气、氮气、二氧化碳等）中燃烧，生成氧化镁、氮化镁等；（2）镁、氧化镁、碳酸镁等可以促进水溶液中高价阳离子的水解，通常用它们来调节氯化镁溶液的pH值，以除去其中所含的氯化铁、氯化铝杂质；（3）碳酸镁在加热条件下可以与水发生水解反应，进而生成氢氧化镁。
2.典型问题例析
例1 等质量的镁条分别在下列气体：（1）氮气、（2）纯氧、（3）空气、（4）二氧化碳中充分燃烧，所产生的固体的质量从多至少的顺序为____________。
解析 镁条在上述气体中燃烧时，分别生成了：（1）Mg3N2、（2）MgO、（3）MgO和Mg3N2混合物、（4）MgO和C混合物，由于这些固体中的镁元素质量是相同的，因此，反应固体的质量分别由氧元素、氮元素及碳元素决定。已知在MgO和Mg3N2中，1 mol Mg燃烧后质量增加分别为16 g和 g，在（4）中所得固体中除了有MgO以外，还有C，故燃烧所得固体的质量从多至少的顺序为：（4）＞（2）＞（3）＞（1）。
例2 等物质的量的下列物质：（1）镁、（2）氧化镁、（3）碳酸镁、（4）碳酸氢镁、（5）氢氧化镁，充分溶解于同浓度、同体积的足量盐酸中，所形成氯化镁溶液浓度相同的一组是（）。
A.（4）（5） B.（1）（2） C.（2）（3） D.（2）（5）
解析 对于这个问题的处理，可以简单地以所加固体物质为参照对象，考察它们给盐酸留下了什么？显然MgO、MgCO3加入到盐酸中以后，在组成和量上都留下了“MgO”，而Mg（OH）2和Mg（HCO3）2在盐酸中都留下了“Mg（OH）2”。因此，此题的答案就是A、C。
例3 天然水中存在碳酸氢钙、碳酸氢镁等盐分，长期烧煮天然水的家用水壶中往往会产生白色的水垢，白色水垢的主要成分可能是（）。
A.碳酸钙、碳酸镁B.碳酸钙、氢氧化镁
C.氧化钙、氧化镁D.氢氧化镁、氢氧化钙
解析 碳酸氢钙、碳酸氢镁都是极不稳定的盐，在加热过程中都会很容易分解，并生成碳酸钙和碳酸镁。由于碳酸镁在加热过程中可以与水发生反应生成氢氧化镁，故天然水在长期烧煮的过程中，会产生碳酸钙和氢氧化镁。答案为B。
二、 连延交错的“铝三角”
重要的铝元素化合物有：Al2O3、偏铝酸盐（AlO）、铝盐（Al3+）、Al（OH）3等，铝单质和这些化合物的性质，以及它们之间相互关系可以完整地体现在两个连延交错的“铝三角”上。“三角”关系所反映的不仅是它们之间存在的定性转化关系，更能直接反映出有关物质间存在的定量关系。
1.重要知识点分析
2.典型问题例析
例1 分别将氯化铝和硫酸铝溶液蒸干，并灼烧，所得到的固体是什么？为什么？
解析 由于氯化铝溶液在受热时可以发生不可逆转的水解反应，AlCl3+3H2OAl（OH）3↓+3HCl↑，因此，将氯化铝溶液蒸干只能得到Al（OH）3固体，再进一步灼烧，Al（OH）3分解生成Al2O3。而硫酸是不挥发性酸，硫酸铝在加热过程中不能发生趋于完全的水解反应，因此，蒸干与灼烧硫酸铝溶液，只能得到硫酸铝的固体。
例2 将等质量的两份铁与铝的合金分别加入到过量的硫酸及氢氧化钠溶液中，收集两种情况下充分反应所产生的气体，相同状况下氢气的体积比为2∶1，则合金中铁与铝的物质的量的比是多少？
解析 由于分别与酸或碱溶液反应的Al的质量是相等的，因此，所产生的氢气的量也是相同的。已知两份合金与酸、碱溶液反应产生的氢气的体积比为2∶1，也即意味着铁、铝与酸反应产生的氢气的量是相等的，根据与酸反应时铁元素与铝元素的化合价变化，可以推知，铁与铝的物质的量比为3∶2。
三、 惟妙深邃的“铁三角”
由于铁元素比较特殊，突出体现在有两种不同的价态，因此，“铁三角”所反映的是三种不同价态的铁元素之间的性质表现形式及转化关系。“三角”关系看似简单，其内涵却非常惟妙深邃，因为有关物质性质的表现，既需要有反应条件的变量控制问题，也有同价态不同存在形式的物质间性质差异问题。
1.特殊知识点例举
在“铁三角”关系之外，还有一些特殊的知识点需要进一步加以掌握，以使知识面更宽，思维更加深刻。（1）无论是Fe2+还是Fe3+，它们都能与KSCN发生反应，由于SCN-与Fe3+的反应产物呈现血红色，因此，可用KSCN溶液区别Fe3+与Fe2+或检验Fe3+、Fe2+。（2）用惰性电极电解含有Fe3+和Cu2+的溶液时，虽然铜最先析出来，但在电解过程中最先得到电子的是Fe3+，发生反应：Fe3++e-=Fe2+，而Cu2+在Fe3+之后获得电子。（3）FeCl2是一种优于铝盐的净水剂，既能除去漂白之后多余的氯气，生成的FeCl3还能发生水解反应生成可吸附悬浮物的Fe（OH）3胶状物，同时多余铁元素还可补充人体对铁元素的需求。（4）常见的卤素单质中，Cl2、Br2氧化性强，可以将Fe或Fe2+氧化成Fe3+，而I2只能将Fe氧化成Fe2+。
2.典型问题例析
例1 甲、乙两位同学按以下方案进行Fe2+检验的相关实验：（1）甲同学先往某溶液中加入氯水，无明显现象，再加入KSCN溶液，出现血红色；（2）乙同学先加入KSCN溶液，无明显现象，再加入氯水出现血红色。哪位同学的实验过程更科学？
解析 显然，乙同学的实验过程更科学。乙同学在加入KSCN溶液时没有明显现象，即排除溶液存在Fe3+的可能，而甲同学的实验过程并不能肯定产生血红色物质的是原溶液存在的Fe3+还是加入氯水后新生成的Fe3+。
例2 H2O2是一种十分理想的除杂试剂，利用其特殊的氧化和还原性质除杂时，一般不留下任何杂质。化学上通常用H2O2在酸性条件下除去Fe3+中的Fe2+或除去Fe（OH）3中的Fe（OH）2杂质。写出有关反应的离子方程式或化学方程式。
解析 H2O2中氧元素为-1价，既可表现氧化性，又可表现还原性，H2O2转化为H2O或O2，因而不给溶液留下任何杂质。这里的H2O2表现的是氧化性，其化学方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O、2Fe（OH）2+H2O2=2Fe（OH）3。
例3 铝矾土矿是工业冶铝的主要原料，其主要成分为Al2O3，所含杂质为Fe2O3、SiO2。为了提取纯净的工业炼铝原料，请设计一个提纯方案，以保证在电解融熔态Al2O3时析出纯净的铝。