2021届高考化学一轮复习镁、铝及其重要化合物作业

2021届高考化学一轮复习镁、铝及其重要化合物作业

考点规范练7　镁、铝及其重要化合物 ‎(时间:45分钟　满分:100分)‎ ‎　考点规范练第14页　 ‎ 一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)‎ ‎1.用含少量镁粉的铝粉制取纯净的Al(OH)3,下述操作步骤中最恰当的组合是(　　)。‎ ‎①加足量盐酸溶解　②加足量烧碱溶液溶解　③过滤　④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀　⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀 A.①②⑤③ B.②③④③‎ C.②③⑤③ D.①③⑤③‎ 答案:B 解析:最恰当的操作步骤如下:‎ Al(Mg)‎ ‎2.(2019山西祁县中学月考)把4.6 g钠投入100 mL 0.1 mol·L-1 AlCl3溶液中待其充分反应后(水的蒸发和溶液体积的变化不计),下列叙述中错误的是(　　)。‎ A.Cl-浓度不变 B.溶液中几乎不存在Al3+‎ C.溶液仍有浑浊 D.溶液中存在最多的离子是Na+‎ 答案:C 解析:由题中所给数据可知,n(Na)=0.2 mol,n(AlCl3)=0.01 mol,发生的反应有①2Na+2H2O2NaOH+H2↑,②AlCl3+3NaOHAl(OH)3↓+3NaCl,③Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O,当NaOH过量时,Al(OH)3沉淀完全溶解,反应后溶液中的溶质有n(NaOH)=0.16 mol,n(NaAlO2)=0.01 mol,n(NaCl)=0.03 mol,溶液中存在最多的离子是Na+,Cl-的量没有改变,所以A项、B项、D项都正确,C项错误。‎ ‎3.(2019宁夏育才中学高二月考)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含Fe2O3等杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下,下列叙述正确的是(　　)。‎ A.试剂X为氢氧化钠溶液 B.反应①、过滤后所得滤渣为Fe(OH)3‎ C.图中所示转化反应都不是氧化还原反应 D.反应②的化学方程式为2NaAlO2+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+Na2CO3‎ 答案:A 解析:由题中流程可知,Al2O3先与强碱反应生成偏铝酸盐,过滤后分离出不溶物Fe2O3等,再向滤液中通入二氧化碳生成氢氧化铝沉淀,再过滤得到氢氧化铝,加热使氢氧化铝分解为氧化铝,最后电解熔融的氧化铝得到铝。由反应②生成碳酸氢钠可知,试剂X为氢氧化钠溶液,A项正确;反应①、过滤后所得沉淀为Fe2O3,B项错误;图中所示转化中,电解熔融的Al2O3是氧化还原反应,C项错误;反应②中通入过量的二氧化碳,生成氢氧化铝和碳酸氢钠,D项错误。‎ ‎4.在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中,逐滴加入稀氢氧化钠溶液,直至过量。下列表示氢氧化钠加入量(x)与溶液中沉淀的物质的量(y)的关系示意图,正确的是(　　)。‎ 答案:C 解析:根据化学方程式:Al(NO3)3+3NaOHAl(OH)3↓+3NaNO3,Mg(NO3)2+2NaOHMg(OH)2↓+2NaNO3和Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O可知,开始沉淀逐渐增多,到达最大值后Al(OH)3开始溶解,沉淀又逐渐减少,因为Mg(OH)2不溶于NaOH溶液,所以最后沉淀的物质的量不为0,C项正确。‎ ‎5.下列除去杂质的方法不正确的是(　　)。‎ A.镁粉中混有少量铝粉:加入过量烧碱溶液充分反应,过滤、洗涤、干燥 B.用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+‎ C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤,向滤液中通入过量CO2后过滤 D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤、洗涤、干燥得到MgO 答案:B 解析:氨水与Fe3+和Al3+均能反应生成氢氧化物沉淀,不符合除杂的要求。‎ ‎6.(2019甘肃静宁第一中学检测)把a g铝铁合金粉末溶于足量盐酸中,再加入过量氢氧化钠溶液。过滤出沉淀,经洗涤、干燥、灼烧,得到红棕色粉末的质量仍为a g,则此合金中铝的质量分数为(　　)。‎ A.70% B.30% C.52.4% D.22.2%‎ 答案:B 解析:由铝铁合金粉末溶于足量盐酸中,加入过量NaOH溶液,沉淀经洗涤、干燥、灼烧,得到的红棕色粉末为氧化铁,氧化铁的质量等于合金的质量,依据质量守恒知,Fe2O3中铁元素的质量与合金中铁的质量相等,故Fe2O3中氧元素的质量与合金中铝的质量相等,因此合金中铝的质量分数为‎16×3‎‎160‎×100%=30%,B项正确。‎ ‎7.某同学通过系列实验探究Al及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是(　　)。‎ A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,将铝条放入其中探究Al的活泼性 B.将NaOH溶液缓慢滴入Al2(SO4)3溶液中至过量,直到有沉淀生成 C.将Al(OH)3浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀 D.将Al(OH)3沉淀放入蒸发皿中,加适量稀硫酸,加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体 答案:D 解析:A项,稀释浓硫酸时应将浓硫酸加入水中并不断搅拌;B项,将过量的NaOH溶液滴入Al2(SO4)3溶液中,最终生成NaAlO2溶液;C项,过滤时应将溶液用玻璃棒引流到漏斗中。‎ ‎8.现有100 mL MgCl2和AlCl3的混合溶液,其中c(Mg2+)=2 mol·L-1,c(Cl-)=7 mol·L-1,要使Mg2+转化成Mg(OH)2并使Mg2+和Al3+分离开来,至少需要4 mol·L-1的NaOH溶液(　　)。‎ A.140 mL B.120 mL C.200 mL D.80 mL 答案:C 解析:溶液中,n(Cl-)=0.1 L×7 mol·L-1=0.7 mol,n(Mg2+)=2 mol·L-1×0.1 L=0.2 mol,所以n(Al3+)=0.1 mol,将100 mL此溶液中的Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀并分离出来,则反应后溶液为NaCl、NaAlO2的混合溶液,由原子守恒可知,n(NaOH)=n(Na)=n(Cl)+n(Al)=0.7 mol+0.1 mol=0.8 mol,至少需要NaOH溶液的体积为‎0.8mol‎4mol·‎L‎-1‎=0.2 L=200 mL。‎ ‎9.(2019湖南醴陵第二中学高三月考)甲、乙、丙三种物质均含有铝元素,在溶液中的转化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)。‎ A.若甲是Al,丙是Al(NO3)3,则乙一定是NaAlO2‎ B.若甲是Al2O3,丙是NaAlO2,则乙一定是Al(NO3)3‎ C.若甲是Al(NO3)3,丙是NaAlO2,则乙一定是Al(OH)3‎ D.若甲是Al(OH)3,丙是Al(NO3)3,则乙一定是NaAlO2‎ 答案:C 解析:若甲是Al,丙是Al(NO3)3,则乙可能是NaAlO2或KAlO2或Al2O3等,A项错误;若甲是Al2O3,丙是NaAlO2,则乙可能是Al(NO3)3或Al2(SO4)3、AlCl3等,B项错误;若甲是Al(NO3)3,丙是NaAlO2,则乙一定是Al(OH)3,C项正确;若甲是Al(OH)3,丙是Al(NO3)3,则乙可能是NaAlO2或KAlO2或Al2O3等,D项错误。‎ ‎10.(2019福建仙游月考)在200 mL含Mg2+、Al3+、NH‎4‎‎+‎、H+、Cl-的溶液中,逐滴加入5 mol·L-1 NaOH溶液,所加NaOH溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。下列叙述不正确的是(　　)。‎ A.x-y=0.01 mol B.原溶液中c(Cl-)=0.75 mol·L-1‎ C.原溶液的pH=1‎ D.原溶液中n(Mg2+)∶n(Al3+)=5∶1‎ 答案:B 解析:分析图像可知x-y的值即为氢氧化铝的物质的量,溶解氢氧化铝消耗氢氧化钠溶液的体积为35 mL-33 mL=2 mL,x-y=5 mol·L-1×2×10-3 L=0.01 mol,A项正确;加入33 mL氢氧化钠溶液时溶液中溶质为NaCl,原溶液中n(Cl-)=5 mol·L-1×33×10-3 L=0.165 mol,c(Cl-)=‎0.165mol‎0.2 L=0.825 mol·L-1,B项错误;由图像知0~4 mL时发生反应H++OH-H2O,则H+的物质的量为4×10-3 L×5 mol·L-1=0.02 mol,H+的物质的量浓度为‎0.02mol‎0.2 L=0.1 mol·L-1,则pH=1,C项正确;由图像4~30 mL为Mg2+、Al3+结合OH-生成沉淀的反应知,n(OH-)=5 mol·L-1×26×10-3 L=0.13 mol,则根据离子方程式Al3++3OH-Al(OH)3↓知,与0.01 mol Al3+反应的OH-的物质的量为0.03 mol,与Mg2+反应的OH-的物质的量为0.1 mol,由Mg2++2OH-Mg(OH)2↓知,n(Mg2+)=0.05 mol,则原溶液中n(Mg2+)∶n(Al3+)=0.05 mol∶0.01 mol=5∶1,D项正确。‎ 二、非选择题(本题共4个小题,共50分)‎ ‎11.(12分)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题:‎ 易拉罐滤液A沉淀B产物 ‎(1)为尽量少引入杂质,试剂①应选用　　　　　　(填字母)。 ‎ a.HCl溶液 b.H2SO4溶液 c.氨水 d.NaOH溶液 ‎(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)沉淀B的化学式为　　　　　　;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是　　　　　　　。‎ ‎(4)已知:KW=1.0×10-14,Al(OH)3AlO‎2‎‎-‎+H++H2O　K=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于　　　　　　　。 ‎ 答案:(1)d ‎(2)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑‎ ‎(3)Al(OH)3　Al3+水解,使溶液中H+浓度增大 ‎(4)20‎ 解析:(1)易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)成分均为活泼金属,可以与酸反应,只有Al可以与强碱溶液反应生成AlO‎2‎‎-‎进入溶液,所以d项的NaOH溶液合适。‎ ‎(2)Al与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。‎ ‎(3)滤液A的主要成分是NaAlO2,向其水溶液中加入NH4HCO3溶液,由于AlO‎2‎‎-‎与NH‎4‎‎+‎水解相互促进彻底而生成Al(OH)3沉淀。明矾溶于水,因Al3+水解而呈酸性:Al3++3H2OAl(OH)3+3H+。‎ ‎(4)Al(OH)3溶于NaOH溶液的离子方程式为Al(OH)3+OH-AlO‎2‎‎-‎+2H2O,则该反应的平衡常数:K=c(AlO‎2‎‎-‎)‎c(OH‎-‎)‎‎=c(AlO‎2‎‎-‎)·c(H‎+‎)‎c(H‎+‎)·c(OH‎-‎)‎=‎‎2.0×1‎‎0‎‎-13‎‎1.0×1‎‎0‎‎-14‎=20。‎ ‎12.(13分)某冶金厂的矿渣含有较多的Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2,现欲进行综合利用以提取氧化铝、氧化镁、氧化铁作为工业原料,其设计的工艺流程如下:‎ 已知:氧化镁与水反应生成氢氧化镁;硅酸的酸性比氢氧化铝的酸性强。饱和氯化铵溶液的pH约为5,氢氧化镁开始沉淀至沉淀完全的pH范围为9.0~12.0。氢氧化铁开始沉淀至沉淀完全的pH范围为2.7~4.0。‎ ‎(1)写出过程Ⅱ中氧化铝发生反应的化学方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)过程Ⅲ的名称是　　　　　　　,产品乙的俗名是　　　。 ‎ ‎(3)过程Ⅴ中所用适量的B是一种气体,B是　　　　(填化学式),过程Ⅴ中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)残渣甲用饱和氯化铵溶液能部分溶解的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　(结合平衡表达式,用化学平衡理论解释)。‎ ‎(5)取适量溶液丙,加入过量盐酸并过滤除去沉淀,再用惰性电极电解滤液,一段时间后,在阴极区有沉淀生成,最后沉淀消失。电解时生成沉淀的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ 答案:(1)Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑‎ ‎(2)溶解、过滤　铁红 ‎(3)CO2　CO2+3H2O+2AlO‎2‎‎-‎2Al(OH)3↓+CO‎3‎‎2-‎ ‎(4)Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),氯化铵中NH‎4‎‎+‎能与OH-反应,c(OH-)降低,平衡右移 ‎(5)2AlCl3+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑+3Cl2↑‎ 解析:矿渣粉碎后与纯碱混合熔融,Al2O3、SiO2分别与纯碱反应生成偏铝酸钠、硅酸钠;产品乙是红棕色固体,应是Fe2O3;根据已知信息MgO溶于水转化为Mg(OH)2,即残渣甲是Fe2O3和Mg(OH)2的混合物;用饱和氯化铵溶液溶解,Mg(OH)2转化为氯化镁,过滤后与氢氧化钠反应生成Mg(OH)2沉淀,灼烧后得到MgO,则产品甲是MgO;溶液丙中含有硅酸钠和偏铝酸钠,通入适量CO2,因为硅酸的酸性比Al(OH)3的酸性强,则优先生成Al(OH)3沉淀,灼烧后得到氧化铝。‎ ‎(1)根据以上分析可知过程Ⅱ中氧化铝发生的反应类似SiO2与Na2CO3的反应。‎ ‎(2)Mg(OH)2和Fe2O3不溶于水,则过程Ⅲ的名称是溶解、过滤;Fe2O3的俗名是铁红。‎ ‎(4)氢氧化镁在水溶液中存在溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),氯化铵电离出的NH‎4‎‎+‎能与OH-结合,生成一水合氨,使c(OH-)降低,则平衡右移,从而使氢氧化镁溶解。‎ ‎(5)取适量溶液丙,加入过量盐酸,硅酸钠转化为硅酸沉淀,过滤除去沉淀,然后用惰性电极电解滤液,阳极上氯离子放电,阴极上氢离子放电,电解时生成沉淀的化学方程式为2AlCl3+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑+3Cl2↑。‎ ‎13.(14分)无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上可由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制备,流程如下:‎ 已知:AlCl3、FeCl3分别在183 ℃、315 ℃时升华 ‎(1)Cl2的电子式为　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)氯化炉中Al2O3、Cl2与焦炭在高温下发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。炉气中残余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收,其离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)700 ℃时,升华器中物质经充分反应后需降温实现FeCl3和AlCl3的分离。请选择合适的温度范围 ‎　　　　(填字母)。 ‎ a.低于183 ℃‎ b.介于183 ℃和315 ℃之间 c.高于315 ℃‎ ‎(4)样品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通过下列操作测得(部分物质略去)。‎ m g样品NaAlO2溶液Al(OH)3n g Al2O3‎ 计算该样品中AlCl3的质量分数为　　　　　　　(结果用m、n表示,不必化简)。 ‎ 答案:(1‎)‎‎·‎‎·‎Cl‎··‎‎··‎‎·‎‎·‎Cl‎··‎‎··‎‎·‎‎·‎　(2)Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO　Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O　(3)b　(4)‎267n‎102m×100%‎ 解析:(1)Cl2是通过共价键形成的单质,故其电子式为‎ ‎‎·‎‎·‎Cl‎··‎‎··‎‎·‎‎·‎Cl‎··‎‎··‎‎·‎‎·‎。(2)由流程图知在氯化炉中Al2O3、Cl2与焦炭在高温下发生反应生成AlCl3、CO;炉气中残余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收生成NaCl和NaClO。(3)AlCl3、FeCl3分别在183 ℃、315 ℃时升华,为实现FeCl3和AlCl3的分离,应使温度介于183 ℃和315 ℃之间。(4)n g Al2O3中Al原子的物质的量为‎2n‎102‎ mol,根据原子守恒,样品中AlCl3的质量为‎2n‎102‎×133.5 g,该样品中AlCl3的质量分数为‎267n‎102m×100%。‎ ‎14.(11分)镁及其化合物是实验设计的热点载体,经查阅资料知:‎ ⅰ ‎2NO2+2NaOHNaNO2+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(或其他合理答案)　吸收E中挥发出的水蒸气 ‎(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)有刺激性气味的气体逸出且产生的气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝色 ‎(5)11Mg+4NO28MgO+Mg3N2+N2(写成4Mg+2NO24MgO+N2,3Mg+N2Mg3N2也给分)‎ ‎(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+4NO28MgO+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。‎