2021届新高考一轮复习人教版第7讲镁、铝及其重要化合物作业

2021届新高考一轮复习人教版第7讲镁、铝及其重要化合物作业

练案[7]第三章　金属及其重要化合物 第7讲　镁、铝及其重要化合物 A组　基础必做题 ‎1．(2019·天津理综，3,6分)下列有关金属及其化合物的应用不合理的是(　C　)‎ A．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2‎ B．铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业 C．盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良 D．无水CoCl2呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色硅胶是否吸水 ‎[解析]　本题涉及的考点有铁、氯、钠及其化合物的性质，合金的性质与应用。考查学生对元素化合物基础知识的整合能力，体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。A项，溶液中发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，将废铁屑加入FeCl2溶液中可以除去工业废气中的Cl2，故正确；B项，铝、锂均为轻金属，铝中添加适量锂可以制得低密度、高强度的铝合金，故正确；C项，Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH，施加熟石灰生成了烧碱NaOH，碱性增强，不利于作物生长，故错误；D项，无水CoCl2吸水的现象(蓝色变粉红色)明显，可用于判断变色硅胶是否吸水，故正确。‎ ‎2．(2019·课标Ⅱ，11,6分)下列化学方程式中，不能正确表达反应颜色变化的是(　C　)‎ A．向CuSO4溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4‎ B．澄清的石灰水久置后出现白色固体：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O C．Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色：2Na2O2===2Na2O＋O2↑‎ D．向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀：3Mg(OH)2＋2FeCl3===2Fe(OH)3＋3MgCl2‎ ‎[解析]　本题考查了分析和解决化学问题的能力，体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。‎ C项，Na2O2在空气中与CO2反应生成了Na2CO3与O2，化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，故错误。‎ ‎[解题关键]　该题不仅要关注所给化学方程式能否解释反应的颜色变化，还要关注所给化学方程式是否符合该条件下的反应事实。比如C项，Na2O2在空气中放置并不能分解成Na2O与O2。‎ ‎3．(2020·山东德州武城二中月考)(双选)下列物质中既能跟盐酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的是(　CD　)‎ A．H2S　　 B．MgO C．Al(OH)3　 D．AgNO3‎ ‎[解析]　H2S不能跟盐酸反应，MgO不能跟氢氧化钠反应。故答案为C、D。‎ ‎4．(2020·海南高三检测)(双选)在100 mL 1 mol/L AlCl3溶液中，加入100 mL NaOH溶液，产生‎3.9 g沉淀，试问加入NaOH溶液的物质的量浓度可能为(　BD　)‎ A．0.5 mol/L　 B．1.5 mol/l C．2.0 mol/L　 D．3.5 mol/L ‎[解析]　n(AlCl3)＝0.1 mol n[Al(OH)3]＝＝0.05 mol ‎(1)碱不足时：氢氧根全部转化为沉淀 n(OH－)＝3n[Al(OH)3]＝0.15 mol c(NaOH)＝＝1.5 mol/L ‎(2)碱过量时：先生成沉淀，后沉淀部分溶解 Al3＋　＋　3OH－===Al(OH)3↓‎ ‎0.1 mol　　0.3 mol　　0.1 mol Al(OH)3　＋　　OH－===AlO＋2H2O ‎(0.1－0.05) mol　0.05 mol 故共耗碱：0.3 mol＋0.05 mol＝0.35 mol 所以c(NaOH)＝＝3.5 mol/L ‎5．(2020·浙江杭州萧山区命题比赛)下列有关金属镁的说法不正确的是(　B　)‎ A．Mg在CO2中燃烧生成MgO和C，是放热反应 B．工业上通过电解MgCl2溶液制取金属镁 C．Mg和稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液，能加快反应速率 D．镁可以用来制造信号弹和焰火，MgO可以作耐高温材料 ‎[解析]　金属Mg可以在CO2中燃烧生成MgO和C，同时放出大量的热，A项正确；工业上通过电解熔融MgCl2来制取金属镁，B项错误；Mg和稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液，Mg置换出Cu，形成原电池，化学反应速率加快，C项正确；Mg在空气中燃烧发出耀眼的白光，常用来制造信号弹和焰火，MgO的熔点很高，常用作耐高温材料，D项正确。‎ ‎6．(2020·江苏南通、徐州、扬州、泰州、淮安、宿迁六市检测)下列通过制取硫酸铝、氢氧化铝获得氧化铝的装置和原理能达到实验目的的是(　C　)‎ ‎[解析]　‎ 常温下浓硫酸与铝发生钝化而得不到硫酸铝，A项错误；过量氢氧化钠与硫酸铝反应生成偏铝酸钠而得不到氢氧化铝，B项错误；氢氧化铝不溶于水，可通过过滤与水分离，且过滤操作正确，C项正确；灼烧固体用坩埚，不能用蒸发皿，D项错误。‎ ‎7．(2020·湖北荆州质检)将一定质量的铁粉和铝粉的均匀混合物平均分成两份。一份与足量的稀硫酸反应，收集到的H2在标准状况下的体积为‎1.792 L；另一份与某浓度的硝酸反应，生成的气体与标准状况下‎1.12 L的O2一起通入水中，反应后无气体剩余。则原混合物中铁粉的质量为(　C　)‎ A．‎2.24 g　 B．‎3.36 g　‎ C．‎4.48 g　 D．‎‎5.60 g ‎[解析]　根据得失电子守恒知2n(Fe)＋3n(Al)＝，与某浓度的硝酸反应，产生的气体再与标准状况下的O2反应一起通入水中，反应后无气体剩余，氧气得到的电子与Fe和Al总共失去的电子数目相等，因此有3n(Fe)＋3n(Al)＝，解得n(Fe)＝0.04 mol，混合物均匀分成两份，则原混合物中铁的质量为2×0.04 mol×‎56 g·mol－1＝‎4.48 g，故C项正确。‎ ‎8．(2020·河南辉县一中月考)某探究性实验小组的同学将打磨过的镁条投入到滴有酚酞的饱和NaHCO3溶液中，发现反应迅速，产生大量气泡和白色不溶物，溶液的红色加深。该小组同学对白色不溶物的成分进行了探究和确定。‎ Ⅰ.提出假设 甲同学：可能只是MgCO3；‎ 乙同学：可能只是Mg(OH)2；‎ 丙同学：可能是xMgCO3·yMg(OH)2。‎ Ⅱ.定性实验探究 ‎(1)取沉淀物少许于试管中，加入稀盐酸时固体溶解，产生大量气泡，则 乙 (填“甲”“乙”或“丙”)同学假设错误。‎ Ⅲ.定量实验探究 取已干燥过的沉淀样品，利用下列装置测定其组成(部分固定夹持类装置未画出)，经实验前后对比各装置的质量变化来分析沉淀的组成，得出丙同学的假设是正确的。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(2)实验中合理的连接顺序为e→ f → a → b → d → c →g→‎ h(各装置只使用一次)。‎ ‎(3)实验一段时间后，当B装置中 无气泡冒出 (填实验现象)，停止加热，说明固体已分解完全，然后打开f处的活塞，缓缓通入空气数分钟的目的是 使装置中的CO2和水蒸气完全被后续装置吸收 。‎ ‎(4)指导老师认为在上述实验装置中末端还需再连接一个D装置，若无此装置，会使测出的x︰y的值 偏大 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。‎ ‎(5)若改进实验后，最终装置B质量增加m g，装置D质量增加n g，则＝　　(用含m、n的代数式表示)。‎ ‎[解析]　本题通过探究镁与碳酸氢钠溶液反应的产物，考查镁的化合物的相关性质、装置连接、实验误差分析等。‎ ‎(1)取沉淀物少许于试管中，加入稀盐酸时固体溶解，产生大量气泡，说明沉淀中有MgCO3，则乙同学假设错误。‎ ‎(2)浓硫酸吸收分解产生的水蒸气，D中碱石灰吸收分解产生的CO2，利用空气排出装置中产生的气体，实验中合理的连接顺序为e→f→a→b→d→c→g→h或e→f→b→a→d→c→g→h。‎ ‎(3)实验一段时间后，当B装置中无气泡冒出时，停止加热，说明固体已分解完全；然后打开f处的活塞，缓缓通入空气数分钟的目的是使装置中的CO2和水蒸气完全被后续装置吸收。‎ ‎(4)在上述实验装置中的末端还需再连接一个D装置，若无此装置，空气中的水蒸气和CO2也被碱石灰吸收，导致测得的CO2质量偏大，因此会使测出的x︰y的值偏大。‎ ‎(5)若改进实验后，最终装置B质量增加m g，即生成H2O的物质的量为 mol，装置D质量增加n g，CO2的物质的量为 mol，则根据原子守恒可知＝。‎ B组　能力提升题 ‎9．(2020·河北衡水中学一调)现有一块已知质量的铝镁合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三种不同的实验方案：‎ 实验设计①：铝镁合金测定生成的气体在标准状况下的体积 实验设计②：铝镁合金测定生成的气体在标准状况下的体积 实验设计③：铝镁合金过滤，测定得到沉淀的质量 则能测定出镁的质量分数的是(　A　)‎ A．都能　 B．都不能 C．①不能，其他都能　 D．②③不能，①能 ‎[解析]　已知质量的铝镁合金，实验设计①、②中，利用金属的质量、氢气的物质的量可计算出镁的质量，进而求得其质量分数；实验设计③中，沉淀的质量为氢氧化镁的质量，由元素守恒可知镁的质量，进而求得其质量分数，即三个实验方案均可测定镁的质量分数。‎ ‎10．(2020·甘肃天水一中检测)某实验小组对一含有Al3＋的未知溶液进行了如下探究：(1)滴入少量NaOH溶液，无明显变化；(2)继续滴加NaOH溶液，有白色沉淀；(3)滴入过量的NaOH溶液，白色沉淀明显减少。实验小组同学经定量分析，得到如图所示沉淀与滴入NaOH溶液体积的关系。下列说法正确的是(　C　)‎ A．该未知溶液中至少含有4种阳离子 B．滴加的NaOH溶液的物质的量浓度为0.5 mol·L－1‎ C．若溶液中除Al3＋外，还含另一种二价金属阳离子，则a＝10‎ D．若将最终沉淀过滤、洗涤、灼烧，其质量一定为‎6 g ‎[解析]　分析实验过程，开始滴入NaOH溶液无沉淀，说明含有H＋，继续滴入NaOH溶液生成白色沉淀，最后沉淀部分溶解，说明溶液中除了Al3＋，还有另一种金属阳离子，该未知溶液中至少含有3种阳离子，故A错误；依据图像分析，生成Al(OH)3的物质的量为0.20 mol－0.15 mol＝0.05 mol，溶解Al(OH)3消耗NaOH溶液的体积＝110 mL－100 mL＝10 mL，则NaOH溶液的浓度＝＝5 mol·L－1，故B错误；若含二价金属阳离子，生成Al(OH)3沉淀的最大量为0.05 mol，则另一种金属阳离子的物质的量为0.15 mol，开始阶段H＋消耗NaOH溶液的体积为a mL，则消耗NaOH的物质的量为0.05 mol×3＋0.15 mol×2＋a×10－‎3 L×5 mol·L－1＝‎0.1 L×5 mol·L－1，a＝10，故C正确；最后得到的沉淀不能确定其成分，所以不能计算灼烧后得到的物质的质量，故D错误。‎ ‎11．(2020·云南玉溪一中检测)下列说法正确的是(　C　)‎ ‎①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 ‎②钠、镁、铝的最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱 ‎③MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料，工业上也用其电解冶炼对应的金属 ‎④澄清的石灰水中滴加碳酸钠溶液有白色沉淀，滴加碳酸氢钠无白色沉淀 ‎⑤用铁制容器盛放硫酸铜溶液，容器易被腐蚀 ‎⑥生铁和钢都能完全溶解在足量的盐酸中 A．①②⑤⑥　 B．③④⑥‎ C．②⑤　 D．②③⑤‎ ‎[解析]　应该把浓硫酸加入水中进行稀释，①‎ 错误；钠、镁、铝三种元素的金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，②正确；工业上分别电解熔融的氯化镁、氧化铝冶炼金属镁和铝，③错误；澄清的石灰水中滴加碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液均有白色沉淀碳酸钙产生，④错误；铁能与硫酸铜溶液发生置换反应生成硫酸亚铁和铜，因此用铁制容器盛放硫酸铜溶液，容器易被腐蚀，⑤正确：生铁和钢中均含有碳，碳与盐酸不反应，故不可能都完全溶解在足量的盐酸中，⑥错误。‎ ‎12．(2020·山东滨州高三检测)(双选)将‎5 g某金属加入到100 mL 4 mol·L－1的硫酸溶液中，当硫酸浓度降到原浓度的一半时(设溶液体积不变)，金属还没有全部溶解，该金属可能是(　AD　)‎ A．铝　　　 B．锌　　　‎ C．铁　　　 D．镁 ‎[解析]　溶液中含溶质H2SO4的物质的量为：‎0.1 L×4 mol·L－1＝0.4 mol。当硫酸溶液浓度降低一半时即消耗了0.2 mol H2SO4，放出0.2 mol H2，得到0.4 mol电子，而失去0.4 mol电子的金属的质量应小于‎5 g，从而可以推出失去1 mol电子的金属的质量应小于＝‎12.5 g，四种金属失去1 mol电子时相应的质量分别为：Al： g＝‎9 g　Zn： ＝‎‎32.5 g Fe：＝‎28 g　Mg：＝‎12 g，故选AD。‎ ‎13．(2020·黑龙江、吉林两省六校期中联考)把一块镁铝合金投入到20 mL 1 mol/L的盐酸中，待合金完全溶解后，往溶液里加入1 mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积(mL)变化的关系如图所示。下列说法中正确的是(　B　)‎ A．镁铝合金具有很强的抗腐蚀能力，它不能溶解在任何酸、碱或盐溶液中 B．c值越大，合金中Al的含量越高 C．b值越大，合金中Mg的含量越高 D．假设c＝25，整个实验过程中，只发生了4个离子反应 ‎[解析]　镁铝合金表面因形成致密的氧化膜而具有很强的抗腐蚀能力，但MgO、Al2O3、Mg、Al都可与H2SO4等反应，Al、Al2O3也能溶解在NaOH溶液中，A项错误；根据图示，c值越大，溶解Al(OH)3消耗的NaOH越多，说明合金中Al的含量越高，B项正确；b点对应的沉淀为Al(OH)3和Mg(OH)2的混合物，溶液中溶质只有氯化钠，故b为固定值20，因而无法根据b值判断合金中Mg的含量，C项错误；根据图示，当c＝25时，整个反应过程中包含Mg、Al分别与盐酸的反应，H＋与OH－的反应，Mg2＋、Al3＋分别与OH－的反应，Al(OH)3与OH－的反应，主要有6个离子反应，D项错误。‎ ‎14．(新题选粹)向甲溶液中缓慢滴加乙溶液，反应生成沉淀的质量如图所示，其中符合图像的一组是(　C　)‎ 甲 乙 A AlCl3、Mg(NO3)2、HNO3‎ NaOH B Na2CO3、NH4HCO3、Na2SO4‎ Ba(OH)2‎ C NH4NO3、Al(NO3)3、Fe(NO3)3、HCl NaOH D NaAlO2、氨水、NaOH H2SO4‎ ‎[解析]　向甲溶液中缓慢滴加NaOH溶液时，图像中间一段沉淀质量不变的反应不存在，A错误；向甲溶液中缓慢滴加Ba(OH)2溶液时，不存在沉淀部分溶解的反应，B错误；在甲溶液中加入NaOH溶液时，NaOH先与盐酸反应，没有沉淀生成，随后Al3＋、Fe3＋开始沉淀，当两种离子沉淀完全后，OH－和NH反应，此时沉淀质量不变，最后OH－与Al(OH)3反应，沉淀部分溶解与图像变化相符，C正确；向甲溶液中加硫酸时，最终沉淀会全部溶解，D错误。‎ ‎15．(2020·天津七校期末)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，应用广泛。采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如图所示。‎ ―→ 请回答下列问题：‎ ‎(1)请写出Al3＋的结构示意图：　　。‎ ‎(2)试剂①最好选用 C (填序号)。‎ A．盐酸　 B．H2SO4溶液 C．NaOH溶液　 D．氨水 写出Al溶解的化学方程式：‎ ‎　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑　。‎ ‎(3)用离子方程式表示明矾净水的原理：‎ ‎　Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋　。‎ ‎(4)写出溶液A到沉淀B的离子方程式：‎ ‎　AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO　。‎ ‎(5)室温下，Al(OH)3AlO＋H＋＋H2O　K1＝2.0×10－13，H2CO3的Ka1＝1×10－7，Ka2‎ ‎＝4×10－11，计算溶液A到沉淀B反应的平衡常数K＝ 200 。‎ ‎[解析]　本题考查铝及其化合物的化学性质。(1)Al3＋是由Al原子失去最外层3个电子得到的，故Al3＋的结构示意图为。‎ ‎(2)实验目的是制备明矾，需除去易拉罐中的Fe、Mg杂质。加入试剂①后过滤得到含Al元素的溶液，Al能与NaOH溶液反应生成NaAlO2，铁、镁不与氢氧化钠反应，因此试剂①为NaOH溶液，C正确；铝与氢氧化钠反应的化学方程式为：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。‎ ‎(3)明矾净水的原理是Al3＋水解成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体具有吸附性，能吸附水中的悬浮杂质，从而达到净水的目的，离子方程式为Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋。‎ ‎(4)溶液A的主要成分是NaAlO2，酸性HCO>Al(OH)3，即A→B发生较强酸制较弱酸的反应，离子方程式为AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO。‎ ‎(5)由(4)中分析可知，溶液A到沉淀B的平衡常数K＝＝＝＝＝200。‎ ‎16．(2020·黑龙江哈尔滨六中期末)镁在工业、医疗等领域均有重要用途。某化学兴趣小组利用硼砂工厂的固体废弃物(主要含有MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3等)，设计了如下回收镁的工艺流程：‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)酸浸前，将固体废弃物研磨的目的是 加快浸出速率，提高浸取率 ；为达到目的，还可以采取的措施是 提高反应温度或适当增加硫酸浓度(或其他合理答案) (任写一条)。‎ ‎(2)酸浸时，生成滤渣1的离子方程式为　MgSiO3＋2H＋===Mg2＋＋H2SiO3↓　。‎ ‎(3)第一次调节pH的目的是 使Fe3＋、Al3＋沉淀 。当加入氨水使Al3＋开始沉淀时，溶液中为 4.0×10－5 。‎ 已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33，Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11。‎ ‎(4)设计简单方案分离滤渣2中的成分，简述实验过程：‎ ‎ 溶于适量氢氧化钠溶液，过滤得Fe(OH)3；向滤液中通入过量CO2.过滤得Al(OH)3 。‎ ‎(5)滤液3中可回收利用的物质主要是 (NH4)2SO4 (写化学式)，其阳离子的电子式为　　。‎ ‎(6)写出工业上从滤渣3中获得镁锭的所有反应的化学方程式：　Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O、MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑　。‎ ‎[解析]　本题考查镁、铝、铁的化合物的化学性质、物质提纯与除杂、金属冶炼。‎ ‎(1)增大固体的表面积可加快反应速率，提高浸取率，除此之外还可以通过升高温度、增大硫酸的浓度等方式达到目的。‎ ‎(2)因MgCO3、MgSiO3、Al2O3、Fe2O3能与硫酸反应，生成了MgSO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3和H2SiO3，其中H2SiO3形成滤渣，酸浸时，生成滤渣1的离子方程式为MgSiO3＋2H＋===Mg2＋＋H2SiO3↓。‎ ‎(3)由题中流程可知，过滤2后得到铝铁渣，则第一次调节pH的目的是使Fe3＋、Al3＋形成沉淀从而分离除去，当加入氨水使Al3＋开始沉淀时，溶液中Fe(OH)3、Al(OH)3均达到沉淀溶解平衡，则＝＝＝4.0×10－5。‎ ‎(4)滤渣2的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3，利用Al(OH)3具有两性，将滤渣2溶于适量氢氧化钠溶液，过滤得Fe(OH)3；向滤液中通入过量CO2，过滤得Al(OH)3。‎ ‎(5)过滤3后滤液中阴离子主要是SO，加入NH3·H2O后再调节pH使Mg2＋完全沉淀，滤液中溶质主要是(NH4)2SO4，其阳离子的电子式为。‎ ‎(6)滤渣3为Mg(OH)2，工业上从滤渣3中获得镁锭的反应是Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O、MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。‎