2020版高考化学复习专题三第2讲镁、铝及其化合物夯基提能作业.pdf

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abcdAl A.、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.中需要通入过量的氨气 D.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Al 3+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 ,Al 3+转化为 Al- ,Fe 3+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、中除加试剂外, 还需要进行过滤操作, 故正确 ;B 项 ,Al 3+、Al- 中铝元素的化合价均为+3 价, 故正确 ;C 项, 中需要把Al - 转化为 Al(OH)3沉淀 , 要通入过量的二氧化碳:Al - +CO2+2H2O Al(OH)3+HC - , 故错误 ;D 项, 根据上述分析可知中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.Mg 2+、Al3+、Ba2+ B.H +、Mg2+、Al3+ C.H +、Cu2+、Al3+ D. 只有 Mg 2+、Al3+ 答案B Mg 2+、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 ;Mg 2+、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 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 : 将NaOH 溶液逐滴加入AlCl3溶液中 , 边加边振荡将 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 mol· L -1 NaOH 溶液中 n(Na H)=0. mol,100 mL 1 mol· L -1 的 AlCl3溶液中 n(AlCl3)=0.1 mol, 则将 NaOH 溶液逐滴加入AlCl3溶液中 , 发生反应 :Al 3+3OH- Al(OH) 3, 现象为观察到白色沉 淀; 将 AlCl3溶液逐滴加入NaOH溶液中 , 发生反应 :Al 3+4OH- Al - +2H2O,Al 3+3Al- +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Al - +H +H 2O 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C - 与 Al - 的物质的量之比为1 答案D Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中加入HCl 溶液 , 先发生反应 :Al - +H +H 2O Al(OH)3,a 曲线表 示 Al - 减少 ,Al - 反应完毕 , 发生反应 :C - +H + HC - ,b 曲线表示 C - 减少 ,c 曲线表示 HC - 增加 ,C - 反 应完毕 , 发生反应 :HC - +H + CO2+H2O,d 曲线表示 HC - 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C - 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,nAl(OH) 3=n(NaAlO2)=n(HCl)=0.05 mol,mAl(OH)3=0.05 mol×78 g·mol -1=3.9 g,C 项正确 ;Al - 与 C - 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Al - +H +H 2O Al(OH)3、 C - +H + HC - 可知 C - 与 Al - 的物质的量之比为11, 但 Al - 与 C - 都能水解 ,水解程度 不同导致无法判断溶液中C - 与 Al - 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: AB:; AD:。 答案(1)KAlO2Al(OH)3Al2O3AlCl3NaAlO2 (2)Al - +2H2O+CO 2 Al(OH)3+HC - Al - +4H + Al 3+2H 2O 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 : Mg(s)+H2(g) MgH2(s) H1=- 74.5 kJ ·mol -1 Mg2Ni(s)+2H2(g) Mg2NiH4(s) H2=- 64.4 kJ ·mol -1 Mg2Ni(s)+2MgH2(s) 2Mg(s)+Mg2NiH4(s) H3 则 H3= 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 00 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+HClMg 2+2e- Mg (3)3 mol 解析(1) 运用盖斯定律将- × , 得 Mg2Ni(s)+2MgH2(s) 2Mg(s)+Mg2NiH4(s) H3=+84.6 kJ·mol -1 。( ) “NH4Cl”在加热时会分解生成NH3和 HCl。(3)Mg(AlH 4)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”所得滤液中加入NaHCO3溶液 , 溶液的 pH ( 填“增大”“不变”或“减 小”) 。 ( ) “电解”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”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 - 2Al - +H2O (2) 减小 (3) 石墨电极被阳极上产生的O2氧化 (4)4C - +2H2O-4e - 4HC - +O2H2 (5)NH4Cl 分解产生的HCl 能够破坏Al 表面的 Al2O3薄膜 解析(1)Al 2O3是两性氧化物 , 能与强碱溶液反应生成Al - 和 H2O 。 ( ) “碱溶”时 ,NaOH溶液应过量 , 则在“过滤”所得滤液中一定含有过量的NaOH,当加入 NaHCO3溶液 时,HC - +OH - C - +H2O,使 c(OH -) 减小 , 故 pH减小。 (3) 电解熔融Al2O3时, 阳极反应式为:2O 2- -4e - O2, 2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 O 2和 H +,在 Na 2CO3溶液充足的条件下,H +与 C - 反应生成HC - , 故 阳极的电极反应式为:4C - +2H2O-4e - 4HC - +O2; 阴极的电极反应式为:4H2O+4e - 2H2+4 H -, 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.cd 段会产生标准状况下22.4 L NH 3 C.de 段发生的反应为Al 3+4OH- Al - +2H2O D.滴加 NaOH溶液过程中 , 微粒反应的先后顺序是H +、 Al3+、Mg2+、NH 4、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 ;cd 段为 NH4Cl 与 NaOH 溶液反应 , 产生 NH3的量无法计算 ,B 项错误 ;de 段加入 NaOH 溶液发生反应的离子方程式为Al(OH)3+OH - Al - +2H2O,C 项错误 ;H +、Mg2+、NH 4、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+、 N H 4、 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。 2NO2+2NaOH NaNO2+NaNO 3+H2O Mg3N2与水反应 常温下 ,NH3·H2O 、CH3COOH 的电离常数都等于1.8 ×10 -5 . 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。 . 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 CH3COONH 4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+4NO 2 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 CH3COONH 4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CH3COONH 4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。