2021高考化学全国通用一轮习题：第三章 微考点19 镁及其化合物的性质和海水提取镁的工艺流程 Word版含解析

2021高考化学全国通用一轮习题：第三章 微考点19 镁及其化合物的性质和海水提取镁的工艺流程 Word版含解析

‎1．(2020·柳州调研)某同学通过系列实验探究Mg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，置镁条于其中探究Mg的活泼性 B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成 C．将Mg(OH)2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．将镁蒸气在氮气中冷却得到镁粉 ‎2．从海水中提取镁的工艺流程如图所示：‎ 下列说法错误的是(　　)‎ A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富 B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气 C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水 D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应 ‎3．下列有关金属的工业制法中，正确的是(　　)‎ A．制钠：以海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液 B．制铁：以铁矿石为原料，CO还原得铁 C．制镁：以海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H2还原得镁 D．制铝：从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝 ‎4．海水综合利用要符合可持续发展的原则，其联合工业体系(部分)如图所示，下列说法错误的是(　　)‎ A．①中可采用蒸馏法 B．②中可通过电解熔融氯化镁制金属镁 C．③中提取溴只须蒸馏即可 D．④的产品可生产盐酸、漂白液等 ‎5．某同学将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中，有大量气泡产生。为探究该反应原 理，该同学做了以下实验并观察到相关现象，由此得出的结论不合理的是(　　)‎ 选项 实验及现象 结论 A 将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝 反应中有NH3产生 B 收集产生的气体并点燃，火焰呈淡蓝色 反应中有H2产生 C 收集气体的同时测得溶液的pH为8.6‎ 弱碱性溶液中Mg也可被氧化 D 将光亮的镁条放入pH为8.6的NaOH溶液中有气泡产生 弱碱性溶液中OH－氧化了Mg ‎6.(2020·湖北月考)某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理，做了如下四组实验：①将镁粉投入冷水中，未见任何现象；②将镁粉放入溴水中，观察到的只是开始时产生极少量的气泡，但溴水的颜色会逐渐褪去；③将镁粉放入液溴中，未观察到任何明显现象；④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水，观察到溴的红棕色很快褪去。则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是(　　)‎ A．镁粉与液溴反应 B．镁粉在水的催化下与溴发生反应 C．产生极少量的气泡是由于镁粉与水反应得到的 D．镁粉只与溴水中的酸反应 ‎7．(2019·高密一中月考)如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。‎ 回答有关问题：‎ ‎(1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是_______________________________________。‎ ‎(2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是______________________和____________________。‎ ‎(3)沉淀混合物为________和________(填化学式)。‎ ‎(4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________(填字母)。‎ A．电解法 B．氧气还原法 C．碳还原法 D．分解法 ‎8．(2019·济宁育才中学月考)镁及其化合物在现代工业、国防建设中有着广泛的应用。回答下列问题：‎ ‎(1)单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的________，还生成少量的________(填化学式)。‎ ‎(2)CH3MgCl是一种重要的有机合成剂，其中镁的化合价为________，CH3MgCl水解时除生成甲烷外，还生成一种碱和一种盐。写出该反应的化学方程式：______________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)Mg(OH)2是常用的阻燃材料。以白云石(CaCO3、MgCO3，不考虑杂质)为原料制备Mg(OH)2和CaCO3的工艺流程如下：‎ ‎“煅烧”时称取27.6 g白云石，高温加热到质量不再变化，收集到的CO2为6.72 L(标准状况下)，若工艺中不考虑Ca、Mg损失，则Mg(OH)2和CaCO3的质量分别为________、________。‎ ‎9．(2020·汕头月考)Mg(OH)2可用于制造防火材料。工业上，以蛇纹石为原料制备氢氧化镁的工艺流程如下：‎ 已知：①蛇纹石的主要成分为3MgO·2SiO2·2H2O，还有少量Fe2O3、FeO、CaO和Al2O3。‎ ‎②几种金属氢氧化物沉淀的pH如下：‎ M(OH)n Fe(OH)2‎ Fe(OH)3‎ Al(OH)3‎ Mg(OH)2‎ 开始沉 淀的pH ‎7.0‎ ‎1.9‎ ‎3.4‎ ‎9.1‎ 完全沉 淀的pH ‎9.0‎ ‎3.2‎ ‎4.7‎ ‎11.1‎ ‎(1)酸A宜选择________(填字母)；加入酸A适当过量，但不宜过多，其原因是__________。‎ a．硝酸 b．稀硫酸 c．盐酸 d．氢碘酸 ‎(2)试剂B可选择NaClO。用离子方程式表示加NaClO的目的：___________________。‎ ‎(3)试剂C可能是MgCO3或MgO，加入过量试剂C的目的是________________________。滤液A中含有的阳离子主要是________________(填离子符号)。‎ ‎(4)向过滤Ⅱ所得滤液中加入一定量氨水，镁离子的转化率与温度的关系如图所示。写出镁离子沉淀的离子方程式：__________________________________________________。‎ 温度高于50 ℃时，Mg2＋的转化率降低，其主要原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)若滤渣B只含两种物质，且滤渣B的总物质的量为b mol；试剂C为MgO。原矿石中镁元素质量分数为a%，现有100 t这种矿石，按上述流程制备氢氧化镁，理论上制得Mg(OH)2的质量为____________________kg(用含a、b的代数式表示)。‎ ‎10．(2019·济南一中质检)硼及其化合物具有重要的工业用途。某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收镁和其中另一种金属单质A的工艺流程如图：‎ 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如表：‎ 沉淀物 Fe(OH)3‎ Al(OH)3‎ Mg(OH)2‎ pH ‎3.2‎ ‎5.2‎ ‎12.4‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)滤液Ⅰ中所含阴离子主要是________；可回收到的金属A的原子结构示意图为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)试剂B为________；“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有____________‎ ‎____________________________________________________________________________________________________________________________________(要求写出两条措施)。‎ ‎(3)滤液Ⅱ所含金属离子为________________，调pH时需要调多次，第一次调pH主要是为了除去________________________________________________________________________。‎ ‎(4)Mg(ClO3)2在农业上有广泛的用途，可用NaClO3与MgCl2制备，已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)的变化曲线如图所示。‎ ‎①写出反应的化学方程式：_____________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②将反应物按化学反应方程式计量数之比混合制备Mg(ClO3)2，简述可制备Mg(ClO3)2的原因：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎‎ 答案精析 ‎1．B ‎2．B　[电解MgCl2时，阳极产生Cl2；加热脱水过程中Mg2＋能水解生成Mg(OH)2，为防止Mg2＋水解，应在HCl气体氛围中脱水；①、③、⑥分别为化合反应、复分解反应、分解反应。]‎ ‎3．B ‎4．C　[海水中含有NaCl、MgCl2等多种盐类，可采用蒸馏法淡化海水，获得淡水，A项正确；Mg是活泼金属，电解饱和MgCl2溶液生成Mg(OH)2、H2和Cl2，得不到金属Mg，应采用电解熔融MgCl2的方法制备金属Mg，B项正确；海水中溴元素以Br－形式存在，提取溴时要加入氧化剂将Br－氧化成Br2，C项错误；氯碱工业以电解饱和食盐水为基础，反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，NaOH与Cl2反应可制取漂白液，H2和Cl2反应生成HCl，再用水吸收可生产盐酸，D项正确。]‎ ‎5．D ‎6．B　[由①知镁粉与水不反应，故C项错误；由③知镁粉与液溴不反应，故A项错误；由②知开始时产生极少量的气泡，溴水的颜色会逐渐褪去，镁粉与溴水中的酸反应，但主要与溴水中的溴反应，同时结合④知水在反应中作催化剂，故D项错误、B项正确。]‎ ‎7．(1)提高酸浸速率　(2)Fe2＋(或FeCl2)　会产生污染性气体NOx 会引入杂质离子NO　(3)Al(OH)3　Fe(OH)3　(4)A ‎8．(1)MgO　Mg3N2　(2)＋2　2CH3MgCl＋2H2O===2CH4↑＋MgCl2＋Mg(OH)2　(3)8.7 g　15 g 解析　(1)镁能在氧气、二氧化碳、氮气中燃烧，Mg与O2、CO2反应均生成MgO，且氧气的氧化性比氮气强，所以单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的MgO，还生成少量的Mg3N2。‎ ‎(2)CH3MgCl中Cl为－1价，H为＋1价，C为－4价，则镁的化合价为＋2价，CH3MgCl水解时除生成甲烷外，还生成一种碱和一种盐，则该碱一定是氢氧化镁，该盐一定是氯化镁，该反应的化学方程式为2CH3MgCl＋2H2O===2CH4↑＋MgCl2＋Mg(OH)2。‎ ‎(3)“煅烧”时称取27.6 g白云石，高温加热到质量不再变化，收集到的CO2为6.72 L(标准状况下)，则CO2的物质的量为0.3 mol。由碳原子守恒可得，n(CaCO3)＋n(MgCO3)＝0.3 mol,100 g·mol－1×n(CaCO3)＋84 g·mol－1×n(MgCO3)＝27.6 g，解得n(CaCO3)＝0.15 mol，n(MgCO3)＝0.15 mol，若工艺中不考虑Ca、Mg损失，则Mg(OH)2的质量为58 g·mol－1×0.15 mol＝8.7 g、CaCO3的质量为100 g·mol－1×0.15 mol＝15 g。‎ ‎9．(1)b　加入过多酸A，消耗试剂C和氨水增多，成本增大 ‎(2)2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O ‎(3)使Al3＋、Fe3＋完全转化成Al(OH)3、Fe(OH)3　NH ‎(4)Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH　温度高于50 ℃，氨水挥发和NH3·H2O分解的速率增大 ‎(5)58× 解析　分析矿石成分知，加入酸A的目的是溶解金属氧化物，同时将钙离子沉淀。沉淀时将亚铁离子转化成氢氧化铁沉淀。(1)酸A宜选择稀硫酸，将杂质钙离子转化成硫酸钙，故选b。加入试剂C、氨水是调节溶液的pH，若酸溶时加入过多的硫酸，会消耗大量的试剂C、氨水等，增大生产成本。(2)滤液呈酸性，其离子方程式为2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O。(3)加入碳酸镁或氧化镁，使铁离子、铝离子完全转化成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀。滤液A中主要的阳离子是铵根离子。(4)硫酸镁与氨水反应的离子方程式为Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH。50 ℃之前，随着温度升高，反应速率加快，镁离子转化率增大；在50 ℃之后，随着温度升高，氨水挥发和NH3·H2O分解的速率增大，氨水浓度是影响Mg2＋转化率的主要因素，反应物浓度减小，故镁离子转化率降低。(5)根据电荷守恒知，3MgO＋2Fe3＋＋3H2O===3Mg2＋＋2Fe(OH)3,3MgO＋2Al3＋＋3H2O===2Al(OH)3＋3Mg2＋。加入试剂C的物质的量：2n(C)＝3n(Al3＋)＋3n(Fe3＋)，n(Mg2＋)＝。根据镁元素质量守恒知，m[Mg(OH)2]＝( mol＋)×58 g·mol－1＝58×(＋) kg。‎ ‎10．(1)AlO、OH－　‎ ‎(2)盐酸　升温、搅拌或适当增大酸的浓度(任写两种即可)‎ ‎(3)Mg2＋、Ca2＋、Fe3＋　Fe3＋‎ ‎(4)①2NaClO3＋MgCl2===Mg(ClO3)2＋2NaCl↓‎ ‎②在相同温度下，NaCl的溶解度较小，最先析出，Mg(ClO3)2留在溶液中，通过蒸发结晶可得 解析　(1)MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3中氧化铝与过量氢氧化钠反应，故碱浸后的滤液Ⅰ中含有AlO和OH－，最终制得的金属A是Al，Al有3个电子层，最外层电子数为3。(2)浸出时，从化学反应速率和化学平衡的影响因素来分析判断。(3)依据表格中pH得知，最先调pH至完全析出氢氧化铁沉淀。‎