2021版高考化学一轮复习课时分层提升练七镁、铝及其重要化合物（含解析）新人教版

　镁、铝及其重要化合物

一、选择题

1.镁、铝性质相似,下表中对两者的对比不正确的是 (　　)

【解析】选B。镁铝均可与部分非金属反应,A项正确;镁的金属性强于铝,铝与水反应很困难,镁能与沸水反应,B错误;铝可与强碱溶液反应生成氢气,镁不反应,C正确;铝可与部分金属氧化物发生铝热反应,镁可与CO2反应,D正确。

2.(2019·衡水模拟)在铝制易拉罐中收集满CO2,加入过量的NaOH溶液,立即封口并振荡,可以发现易拉罐先咔咔作响,变瘪,然后再次鼓起来,其过程中没有涉及的化学反应是              (　　)

A.Al(OH)3分解　　　　B.CO2+OH-

C.Al+OH-+H2O    D.Al2O3+OH-

【解析】选A。NaOH溶液先与CO2反应,气压减小,易拉罐变瘪;再与铝表面的Al2O3反应,最后与Al反应,生成H2,易拉罐变鼓。

3.(2019·厦门模拟)向Fe和Al2O3的混合物中加入足量稀硫酸将其溶解,室温下向所得溶液中加入指定物质,反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是              (　　)

A.通入过量Cl2:Cl-、S、Fe2+、Al3+

B.加入过量NaOH溶液:S、Na+、Al、OH-

C.加入过量氨水:N、S、Na+、Al

D.加入过量NaNO3溶液:N、S、Fe2+、Al3+

【解析】选B。A、Fe2+被氯气氧化成Fe3+,不能大量存在,故错误;B、Fe和硫酸反应:Fe+2H+Fe2++H2↑,Al2O3和硫酸反应:Al2O3+6H+2Al3++3H2O,加入NaOH后,发生Fe2++2OH-Fe(OH)2↓、Al3++4OH-Al+2H2O,故正确;C、加入氨水:Fe2++ 2NH3·H2OFe(OH)2↓+2N、Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N,氢氧化铝不溶于弱碱,此溶液中不含Al,故错误;D、N在酸性条件下具有强氧化性,能把Fe2+氧化成Fe3+,故错误。

4.光卤石是化工生产中一种重要的中间产物,其化学成分是KCl·MgCl2·6H2O。当用光卤石为原料制取金属镁时,一共有下列几步:①过滤;②溶解;③加入适量Ca(OH)2;④蒸发;⑤用盐酸溶解;⑥电解熔融MgCl2;⑦在HCl气流中加热MgCl2·6H2O晶体,正确的顺序是              (　　)

A.⑤③①②④⑥⑦　　　　B.②③①⑤④⑦⑥

C.②④①③⑦⑤⑥    D.⑤③①④②⑦⑥

【解析】选B。提纯光卤石得到MgCl2的步骤为先将光卤石溶解于水中,因为KCl、MgCl2均易溶于水,再沉淀Mg2+;结合Mg(OH)2的溶解度比Ca(OH)2更小,故加入适量的Ca(OH)2过滤后得Mg(OH)2沉淀;洗涤后溶于适量的盐酸发生反应:Mg(OH)2+ 2HClMgCl2+2H2O;蒸发溶液得MgCl2·6H2O;在HCl气流中加热MgCl2·6H2O,使其分解成无水MgCl2与H2O,电解熔融的MgCl2得到金属镁。

二、非选择题

5.(2019·南开区模拟)镁在空气中点燃可以燃烧,放出大量的热并发出耀眼的白光,生成白色的氧化镁,同时,镁在这样的高温条件下,还可与空气中的另一种主要成分反应,生成少量的物质A,气体C能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝。已知A有下列一系列变化:

 (1)写出A、C、D的化学式:

A________、C________、D________。 

(2)写出下列变化的化学方程式:

①____________________________________________________, 

②____________________________________________________。 

【解析】镁在空气中燃烧时,主要和氧气反应生成MgO,还可以和氮气反应生成Mg3N2,所以A为Mg3N2。Mg3N2和盐酸反应得到的溶液B中一定含有Mg2+和Cl-,所以沉淀D一定是Mg(OH)2,能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气,N能够和NaOH溶液反应放出NH3,所以溶液B中还含有N,即B为MgCl2和NH4Cl的混合物。

答案:(1)Mg3N2　NH3　Mg(OH)2

(2)①Mg3N2+8HCl3MgCl2+2NH4Cl

②MgCl2+2NaOHMg(OH)2↓+2NaCl,

NH4Cl+NaOHNaCl+H2O+NH3↑

6.(2016·海南高考)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______(填标号)。 

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)3Al+H++H2O　K=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于________。 

【解析】(1)试剂①的作用是除去废易拉罐中Fe、Mg杂质,选择NaOH溶液,溶解Al,过滤出Fe、Mg。(2)易拉罐溶解过程,发生Al与NaOH溶液的反应。(3)滤液A主要为NaAlO2溶液,加入NH4HCO3,得到的沉淀为Al(OH)3。明矾溶于水,溶液呈弱酸性,是由于Al3+发生水解。(4)Al(OH)3Al+H++H2O的K=c(Al)·c(H+) =2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液的反应为Al(OH)3+OH-Al+2H2O,平衡常数K====20。

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

一、选择题

1.通过观察化学实验现象,分析归纳出正确的结论,是学习化学科学最基本的技能之一。下列由实验现象得出正确结论的是              (　　)

【解析】选D。A项,比较金属性的强弱是用金属单质与水或酸反应产生H2的快慢程度,错误;B项,由于生成了熔点很高的氧化铝,起到隔绝空气的作用,错误;C项,产生的气体应为H2和NH3的混合气体,错误。

2.(2019·佛山模拟)下列各组物质中,存在X→Y或Y→Z不能通过一步反应完成转化的一组是 (　　)

【解析】选B。A.2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,NaAlO2+HCl+H2OAl(OH)3↓+NaCl;B.MgO+2HClMgCl2+H2O,MgCl2(aq)→Mg不能通过一步反应完成转化; C.3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,Fe3O4+4H23Fe+4H2O;D.2NaOH+CO2Na2CO3+H2O,Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3。

3.(2019·通州区模拟)“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此,由单质镁制硝酸镁的下列四个方案中,你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是              (　　)

A.MgMg(NO3)2

B.MgMgCl2Mg(OH)2Mg(NO3)2

C.MgMgOMg(NO3)2

D.MgMgSO4Mg(NO3)2

【解析】选C。根据题意,“绿色化学”要求从经济、环保和技术三个方面设计可行的化学反应。从经济角度考虑,B项最不合算,除Mg外还用了三种试剂;D项不合算,用了两种较贵的试剂浓硫酸和Ba(NO3)2。从环保角度考虑,A、D两项分别产生了污染环境的氮氧化物和SO2,B项也使用了会对环境造成污染的Cl2。从技术角度看,D项中Ba(NO3)2溶液的加入量较难控制。综上所述,可知只有C项符合“绿色化学”的要求。

4.(2019·贵阳模拟)若m g Al在足量氯气中燃烧,生成固体的质量为(m+21.3)g,将m g Al投入总质量为95.2 g的NaOH水溶液中恰好完全反应。下列判断正确的是              (　　)

A.m=2.7

B.Al与Cl2反应的产物溶于水,所得溶液中加入足量氨水,先出现白色沉淀,后又溶解

C.若在原NaOH溶液中通入足量Cl2,理论上可生成0.2 mol NaClO

D.Al与NaOH溶液反应后所得溶液中溶质的质量分数为16.4%

【解析】选D。设生成NaAlO2的质量为x,生成H2的质量为y。由2Al+3Cl22AlCl3和2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑得关系式:

2Al　～　2AlCl3　～　2NaAlO2～3H2～2NaOH

54     267      164      6   2

m g (m+21.3)g   x     y     n(NaOH)

====,解得:m=5.4,x=16.4 g,y=0.6 g,n(NaOH)=

0.2 mol,则c(NaAlO2)=×100%=16.4%,A错误、D正确;向AlCl3溶液中加足量氨水,生成的白色沉淀不溶解,B错误;n(NaOH)=0.2 mol,由Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,0.2 mol NaOH生成0.1 mol NaClO,C错误。

二、非选择题

5.用铝土矿(含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)制取铝硅合金材料有湿法、干法等方法,其中干法制备的工艺流程如下:

(1)若湿法处理铝土矿,用强酸浸取时,所得溶液中阳离子有___________ _______________。 

(2)焙烧除铁的反应为4(NH4)2SO4+Fe2O32NH4Fe(SO4)2+3H2O+6NH3↑(Al2O3部分发生类似反应)。氧化物转化为硫酸盐的转化率与温度的关系如图,最适宜的焙烧温度为________。 

(3)操作①包括加水溶解、________。 

(4)用焦炭还原SiO2、Al2O3会产生中间体SiC、Al4C3。写出高温下Al4C3与Al2O3反应生成铝单质的化学方程式:_____________________________________。 

(5)铝硅合金材料中若含铁,会影响其抗腐蚀性,原因是_________________。 

(6)不计损失,投入1 t铝土矿,当加入54 kg纯铝后,铝硅合金中m∶n= ________。 

【解析】铝土矿加(NH4)2SO4焙烧,Fe2O3转化为NH4Fe(SO4)2,同时生成氨气,加水溶解、过滤,滤渣为SiO2和Al2O3,用焦炭在高温条件下还原SiO2、Al2O3得到铝硅熔体,再加纯铝搅拌,得到铝硅合金。

(1)铝土矿中的氧化铝和氧化铁能溶于强酸生成Al3+、Fe3+,另外还有剩余的H+,所以溶液中的阳离子有Al3+、Fe3+、H+。

(2)焙烧除铁时尽可能使氧化铁的转化率升高,并使氧化铝的转化率降低,由图可知在300 ℃时,氧化铁转化为硫酸盐的转化率很高,而氧化铝转化为硫酸盐的转化率最低,所以最适宜的焙烧温度为300 ℃。

(3)由流程分析可知,操作①包括加水溶解、过滤。

(4)在高温条件下,Al4C3与Al2O3反应生成Al和CO,其反应的化学方程式为Al4C3+Al2O36Al+3CO↑。

(5)Al、Fe形成原电池,Al的活泼性比Fe强,作负极,被腐蚀,所以铝硅合金材料中若含铁,容易发生电化学腐蚀。

(6)已知铝土矿中含30% SiO2、40.8% Al2O3,不考虑损失,投入1 t铝土矿,加入54 kg纯铝,则得到的铝硅合金中铝元素的总质量为1000 kg×40.8%×+

54 kg=270 kg,硅元素的总质量为1000 kg×30%×=140 kg,则铝硅合金中m∶n=∶=2∶1。

答案:(1)Al3+、Fe3+、H+　(2)300 ℃　(3)过滤

(4)Al4C3+Al2O36Al+3CO↑

(5)铁与铝形成原电池,加快了铝的腐蚀　(6)2∶1

6.(2019·威海模拟)轻质氧化镁是新型功能复合材料的重要添加剂,可由菱镁矿(含MgCO3、CaCO3、Fe2O3)为原料制备,其制备流程如下:

(1)酸溶时,为了提高酸溶速率可采用的措施有 ______________________; 

提高矿物的浸取率可采取的措施有___________________________。 

(各答一条即可)

(2)滤渣Ⅰ的主要成分为__________(填化学式)。  

(3)用氨水调节溶液pH=8～9的目的是 ___________________________, 

若氨水加的量较多使pH>9,则最终氧化镁的产量会__________(填“增大”“不变”或“减小”)。  

(4)沉镁时发生反应的离子方程式为 ___________________________。  

(5)流程中“焙烧”操作若在实验室中进行,样品应放在________________中加热(填仪器名称),当__________时,说明固体样品已分解完全。  

【解析】(1)酸溶时,为了提高酸溶速率可采用的措施有将菱镁矿粉碎、适当提高酸溶时的温度等;提高矿物的浸取率可采取的措施有适当延长酸溶时间、溶解过程中不断搅拌、多次浸取、减小菱镁矿的颗粒度等。

(2)滤渣Ⅰ的主要成分为生成的微溶物CaSO4。

(3)用氨水调节溶液pH=8～9的目的是使滤液中的Fe3+完全沉淀,若氨水加的量较多使pH>9,滤渣Ⅱ中含有氢氧化镁沉淀,则最终氧化镁的产量会减小。

(4)沉镁时发生反应的离子方程式为CO2+2NH3·H2O+Mg2+MgCO3↓+2N+H2O。

(5)流程中“焙烧”操作若在实验室中进行,样品应放在坩埚中加热,当前后两次称量固体的质量不变(或前后两次称量固体质量差小于0.1 g)时,说明固体样品已分解完全。

答案:(1)将菱镁矿粉碎、适当提高酸溶时的温度　适当延长酸溶时间、溶解过程中不断搅拌、多次浸取、减小菱镁矿的颗粒度等(任写一条)　(2)CaSO4

(3)使滤液中的Fe3+完全沉淀　减小

(4)CO2+2NH3·H2O+Mg2+MgCO3↓+2N+H2O

(5)坩埚　前后两次称量固体的质量不变(或前后两次称量固体质量差小于

0.1 g)