2020届高考化学一轮复习（山西专用版）镁、铝及其化合物作业

2020届高考化学一轮复习（山西专用版）镁、铝及其化合物作业

第2讲　镁、铝及其化合物 A组　基础题组 ‎1.(2019湖南邵阳模拟)下列各组混合物,使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是(　　)‎ A.氧化镁中混有氧化铝 B.氯化铝溶液中混有氯化铁 C.氧化铁中混有二氧化硅 D.氯化亚铁溶液中混有氯化铜 答案　D　‎ A项,;‎ B项,;‎ C项,。‎ ‎2.(2018湖北武汉模拟)镁、铝性质相似,下表中对两者的对比不正确的是(　　)‎ 选项 反应 铝 镁 A 与非金属单质反应 能被Cl2、O2氧化 能与N2、O2反应 B 与水反应 能与沸水反应 反应很困难 C 与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应 D 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 答案　B　镁的金属性强于铝,铝与水反应很困难,镁能与沸水反应。‎ ‎3.铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法中错误的是(　　)‎ 铝土矿 a b c d Al A.①、②中除加试剂外,还需要进行过滤操作 B.a、b中铝元素的化合价相同 C.③中需要通入过量的氨气 D.④进行的操作是加热,而且d一定是氧化铝 答案　C　铝土矿中加入盐酸生成Al3+和Fe3+,二氧化硅不溶于盐酸,所以要过滤,分离出二氧化硅;滤液中加过量NaOH溶液,Al3+转化为AlO‎2‎‎-‎,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤除去Fe(OH)3沉淀,向滤液中通入过量的二氧化碳,会生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3受热分解生成Al2O3,最后电解熔融的Al2O3生成Al。A项,由以上分析可知①、②中除加试剂外,还需要进行过滤操作,故正确;B项,Al3+、AlO‎2‎‎-‎中铝元素的化合价均为+3价,故正确;C项,③中需要把AlO‎2‎‎-‎转化为Al(OH)3沉淀,要通入过量的二氧化碳:AlO‎2‎‎-‎+CO2+2H2O Al(OH)3↓+HCO‎3‎‎-‎,故错误;D项,根据上述分析可知④中Al(OH)3受热分解生成Al2O3,故正确。‎ ‎4.在某无色溶液中缓慢地滴入NaOH溶液直至过量,产生沉淀的质量与加入的NaOH溶液体积的关系如图所示,由此确定,原溶液中含有的阳离子是(　　)‎ A.Mg2+、Al3+、Ba2+　　　　　　B.H+、Mg2+、Al3+‎ C.H+、Cu2+、Al3+ D.只有Mg2+、Al3+‎ 答案　B　Mg2+、Al3+遇氢氧化钠立即产生沉淀,与第一阶段无沉淀不符合,A项错误;B项,水溶液中一定含有氢离子,加入氢氧化钠没有沉淀产生,继续加入氢氧化钠溶液产生沉淀,达最大值,符合第二阶段沉淀量逐渐增加,第三阶段有部分沉淀能和氢氧化钠继续反应,说明部分沉淀是氢氧化铝,原溶液中一定含有铝离子,第四阶段沉淀的量不再随着氢氧化钠量的增多而增加,说明一定有一种沉淀和氢氧化钠不反应,可推知该沉淀是氢氧化镁,原溶液中一定含有镁离子,说明溶液中有H+、Al3+和Mg2+,B项正确;Cu2+在水溶液中呈蓝色,题干中溶液是无色,C项错误;Mg2+、Al3+遇氢氧化钠立即产生沉淀,与第一阶段无沉淀不符合,D项错误。‎ ‎5.(2018陕西西安高三期末)已知Al2H6燃烧热极高,是一种很好的生氢剂,它跟水反应生成H2,球棍模型如图所示(白球为Al,黑球为H)。‎ 下列推测肯定不正确的是(　　)‎ A.该物质与水反应,属于氧化还原反应 B.Al2H6分子中H为+1价,Al为-3价 C.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水 D.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料 答案　B　在化合物中电负性大的元素显负价,电负性小的元素显正价,氢元素的电负性大于铝元素,氢铝化合物中铝元素显+3价,氢元素显-1价,B项错误。‎ ‎6.将100 mL 3 mol· L-1的NaOH溶液与100 mL 1 mol· L-1的AlCl3溶液,按下列两种方法混合:①将NaOH溶液逐滴加入AlCl3溶液中,边加边振荡　②将AlCl3溶液逐滴加入NaOH溶液中,边加边振荡。对上述实验所得出的结论正确的是(　　)‎ A.现象相同,沉淀量相同 B.现象相同,沉淀量不相同 C.现象不相同,沉淀量相同 D.现象不相同,沉淀量不相同 答案　C　100 mL 3 mol· L-1NaOH溶液中n(NaOH)=0.3 mol,100 mL 1 mol· L-1的AlCl3溶液中n(AlCl3)=0.1 mol,则①将NaOH溶液逐滴加入AlCl3溶液中,发生反应:Al3++3OH- Al(OH)3↓,现象为观察到白色沉淀;②将AlCl3溶液逐滴加入NaOH溶液中,发生反应:Al3++4OH- AlO‎2‎‎-‎+2H2O,Al3++3AlO‎2‎‎-‎+6H2O 4Al(OH)3↓,先没有沉淀后出现沉淀,所以二者现象不同,由于AlCl3最后全部转化为Al(OH)3,沉淀量相等,故选C。‎ ‎7.(2018福建莆田第六中学期中)向含Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入150 mL 1 mol·L-1 HCl溶液,测得溶液中的某几种离子物质的量的变化如图所示,则下列说法中不正确的是(　　)‎ A.a曲线表示的离子方程式为AlO‎2‎‎-‎+H++H2O Al(OH)3↓‎ B.b和c曲线表示的离子反应是相同的 C.M点时,溶液中沉淀的质量为3.9 g D.原混合溶液中的CO‎3‎‎2-‎与AlO‎2‎‎-‎的物质的量之比为1∶2‎ 答案　D　Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中加入HCl溶液,先发生反应:AlO‎2‎‎-‎+H++H2O Al(OH)3↓,a曲线表示AlO‎2‎‎-‎减少,AlO‎2‎‎-‎反应完毕,发生反应:CO‎3‎‎2-‎+H+ HCO‎3‎‎-‎,b曲线表示CO‎3‎‎2-‎减少,c曲线表示HCO‎3‎‎-‎增加,CO‎3‎‎2-‎反应完毕,发生反应:HCO‎3‎‎-‎+H+ CO2↑+H2O,d曲线表示HCO‎3‎‎-‎减少,此阶段Al(OH)3不参与反应,A、B项正确;加入盐酸50 mL时NaAlO2中铝元素全部转化为氢氧化铝沉淀,加50 mL盐酸之后CO‎3‎‎2-‎反应,氢氧化铝沉淀不溶解,则M点沉淀的质量和加入盐酸50 mL时沉淀的质量相同,由NaAlO2+HCl+H2O NaCl+Al(OH)3↓知,n[Al(OH)3]=n(NaAlO2)=n(HCl)=0.05 mol,m[Al(OH)3]=0.05 mol×78 g·mol-1=3.9 g,C项正确;AlO‎2‎‎-‎与CO‎3‎‎2-‎消耗的盐酸的体积都是50 mL,所以消耗的氯化氢的物质的量相等,依据反应AlO‎2‎‎-‎+H++H2O Al(OH)3↓、CO‎3‎‎2-‎+H+ HCO‎3‎‎-‎可知CO‎3‎‎2-‎与AlO‎2‎‎-‎的物质的量之比为1∶1,但AlO‎2‎‎-‎与CO‎3‎‎2-‎都能水解,水解程度不同导致无法判断溶液中CO‎3‎‎2-‎与AlO‎2‎‎-‎的物质的量之比,D项错误。‎ ‎8.A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素,它们的转化关系如图所示,其中A的溶液为澄清溶液,C为难溶的白色固体,E易溶于水,取A的溶液灼烧,焰色反应呈浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。‎ ‎(1)写出化学式:A　　　,B　　　,C　　　,D　　　,E　　　　。 ‎ ‎(2)写出下列反应的离子方程式:‎ A→B:　; ‎ A→D:　。 ‎ 答案　(1)KAlO2　Al(OH)3　Al2O3　AlCl3　NaAlO2‎ ‎(2)AlO‎2‎‎-‎+2H2O+CO2 Al(OH)3↓+HCO‎3‎‎-‎　AlO‎2‎‎-‎+4H+ Al3++2H2O 解析　在短周期元素形成的化合物中,既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应的物质必为两性物质,又因为B受热时转化为C,故可知C为Al2O3,B为Al(OH)3,由此推出D是AlCl3,E为NaAlO2;A与过量CO2反应生成Al(OH)3,且A的溶液的焰色反应呈浅紫色,则A为KAlO2。‎ ‎9.镁是海水中含量较多的金属,镁、镁合金及镁的化合物在科学研究和工业生产中用途非常广泛。‎ ‎(1)Mg2Ni是一种储氢合金,已知:‎ ‎①Mg(s)+H2(g) MgH2(s)　ΔH1=-74.5 kJ·mol-1‎ ‎②Mg2Ni(s)+2H2(g) Mg2NiH4(s)　ΔH2=-64.4 kJ·mol-1‎ ‎③Mg2Ni(s)+2MgH2(s) 2Mg(s)+Mg2NiH4(s)　ΔH3‎ 则ΔH3=　　　　kJ·mol-1。 ‎ ‎(2)工业上可用电解熔融的无水氯化镁获得镁。其中氯化镁脱水是关键工艺之一,一种正在实验的氯化镁晶体脱水的方法是先将MgCl2·6H2O转化为MgCl2·NH4Cl·nNH3(铵镁复盐),然后在700 ℃脱氨得到无水氯化镁,脱氨反应的化学方程式为 ‎ ‎　　　　　　　; ‎ 电解熔融氯化镁,阴极的电极反应式为 ‎ ‎　　　　　　。 ‎ ‎(3)储氢材料Mg(AlH4)2在110~200 ℃的反应为Mg(AlH4)2 MgH2+2Al+3H2↑,每生成27 g Al转移电子的物质的量为　　　　。 ‎ 答案　(1)+84.6‎ ‎(2)MgCl2·NH4Cl·nNH3MgCl2+(n+1)NH3↑+HCl↑　Mg2++2e- Mg ‎(3)3 mol 解析　(1)运用盖斯定律将②-①×2,得Mg2Ni(s)+2MgH2(s) 2Mg(s)+Mg2NiH4(s)　ΔH3=+84.6 kJ·mol-1。(2)“NH4Cl”在加热时会分解生成NH3和HCl。(3)Mg(AlH4)2中Al为+3价,当生成1 mol Al时,转移3 mol电子。‎ ‎10.(2017江苏单科,16,12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:‎ 注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。‎ ‎(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH　　　　　(填“增大”“不变”或“减小”)。 ‎ ‎(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　,阴极产生的物质A的化学式为　　　　　。 ‎ ‎(5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)Al2O3+2OH-2AlO‎2‎‎-‎+H2O ‎(2)减小 ‎(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化 ‎(4)4CO‎3‎‎2-‎+2H2O-4e-4HCO‎3‎‎-‎+O2↑　H2‎ ‎(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜 解析　(1)Al2O3是两性氧化物,能与强碱溶液反应生成AlO‎2‎‎-‎和H2O。‎ ‎(2)“碱溶”时,NaOH溶液应过量,则在“过滤Ⅰ”所得滤液中一定含有过量的NaOH,当加入NaHCO3溶液时,HCO‎3‎‎-‎+OH- CO‎3‎‎2-‎+H2O,使c(OH-)减小,故pH减小。‎ ‎(3)电解熔融Al2O3时,阳极反应式为:2O2--4e- O2↑,O2会与石墨发生化学反应,从而消耗石墨。‎ ‎(4)阳极应是H2O电离出的OH-放电,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的条件下,H+与CO‎3‎‎2-‎反应生成HCO‎3‎‎-‎,故阳极的电极反应式为:4CO‎3‎‎2-‎+2H2O-4e- 4HCO‎3‎‎-‎+O2↑;阴极的电极反应式为:4H2O+4e- 2H2↑+4OH-,所以物质A为H2。‎ ‎(5)铝粉表面有Al2O3薄膜,阻碍反应的进行,而添加少量NH4Cl固体,NH4Cl分解生成的HCl能与Al2O3反应,破坏Al2O3薄膜,有利于Al和N2反应。‎ B组　提升题组 ‎11.(2018安徽皖江名校联盟联考)向物质的量浓度均为1 mol·L-1的HCl、AlCl3、MgCl2、NH4Cl混合溶液中逐滴加入1 mol·L-1的NaOH溶液,得到如下图像。下列有关说法中正确的是(　　)‎ A.沉淀的最大物质的量为2 mol B.c~d段会产生标准状况下22.4 L NH3‎ C.d~e段发生的反应为Al3++4OH- AlO‎2‎‎-‎+2H2O D.滴加NaOH溶液过程中,微粒反应的先后顺序是H+、Al3+、Mg2+、NH‎4‎‎+‎、Al(OH)3‎ 答案　D　因原混合溶液的体积未知,故无法判断沉淀的最大物质的量,A项错误;c~d段为NH4Cl与NaOH溶液反应,产生NH3的量无法计算,B项错误;d~e段加入NaOH溶液发生反应的离子方程式为Al(OH)3+OH- AlO‎2‎‎-‎+2H2O,C项错误;H+、Mg2+、NH‎4‎‎+‎、Al(OH)3结合氢氧根离子的能力逐渐减弱,故滴加NaOH溶液过程中,微粒反应的先后顺序是H+、Mg2+、NH‎4‎‎+‎、Al(OH)3,D项正确。‎ ‎12.(2018河北邯郸教学质量检测)镁及其化合物是实验设计的热点载体,查阅资料。‎ ⅰ ‎2NO2+2NaOH NaNO2+NaNO3+H2O ⅱ Mg3N2与水反应 ⅲ 常温下,NH3·H2O、CH3COOH的电离常数都等于1.8×10-5‎ Ⅰ.探究镁的性质。‎ 某学习小组设计实验探究镁与二氧化氮反应的产物,实验装置如图所示。‎ ‎(1)B中试剂是　　　　;D装置的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)实验时,先启动A中反应,当C装置中充满红棕色气体时点燃酒精灯,这样操作的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)确定有N2生成的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)实验完毕后,设计实验确认产物中有Mg3N2,取少量C中残留固体于试管中,滴加蒸馏水,　　　　　　　　　　　　　　,则产物中有氮化镁。 ‎ ‎(5)经测定,Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物质的量相等。C中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ Ⅱ.探究Mg(OH)2在氯化铵溶液中溶解的原因。供选试剂有:氢氧化镁、蒸馏水、硝酸铵溶液、盐酸、醋酸铵溶液。‎ 取少量氢氧化镁粉末投入氯化铵溶液中,振荡、白色粉末全部溶解。为了探究其原因,他们提出两种假设。‎ 假设1:氯化铵溶液呈酸性,H++OH- H2O,促进Mg(OH)2溶解;‎ 假设2:NH‎4‎‎+‎+OH- NH3·H2O,促进Mg(OH)2溶解。‎ ‎(6)请你帮他们设计实验,探究哪一种假设正确:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)P2O5等　吸收E中挥发出来的水蒸气　(2)排尽装置内的空气,避免O2、CO2、N2等与镁反应　(3)E中产生气泡,瘪气球缓慢鼓起　(4)产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝　(5)11Mg+4NO2 8MgO+Mg3N2+N2(写成4Mg+2NO2 4MgO+N2、3Mg+N2 Mg3N2也可)　(6)取少量氢氧化镁于试管中,加入足量CH3COONH4溶液,若白色固体溶解,则假设2正确;若白色固体不溶解,则假设1正确 解析　(1)B中试剂用于干燥二氧化氮,由于二氧化氮与水反应生成酸,故不能用碱性干燥剂,应选择酸性或中性干燥剂,可以是P2O5等;D装置的作用是吸收E中挥发出来的水蒸气,防止E中水蒸气进入C装置的玻璃管中干扰实验。‎ ‎(3)依据题中信息,过量的二氧化氮可以被氢氧化钠溶液吸收,所以确定有N2生成的实验现象是E中产生气泡,瘪气球缓慢鼓起。‎ ‎(5)经测定,Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物质的量相等,所以C中发生反应的化学方程式为11Mg+4NO2 8MgO+Mg3N2+N2。‎ ‎(6)由题中信息可知,常温下,NH3·H2O、CH3COOH的电离常数相同,所以CH3COONH4溶液显中性。因此,可以设计如下实验:取少量氢氧化镁于试管中,加入足量CH3COONH4溶液,若白色固体溶解,则假设2正确;若白色固体不溶解,则假设1正确。‎