第11讲 金属镁、铝及其化合物（讲义）（解析版） 练习题

这是一份第11讲 金属镁、铝及其化合物（讲义）（解析版） 练习题，共14页。试卷主要包含了镁、铝单质的性质，铝的重要化合物等内容，欢迎下载使用。
1.镁、铝的结构和存在形态
2.镁、铝的物理性质
镁、铝都是银白色、有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低，均具有良好的延展性、导电性和导热性等。
3.铝的化学性质
特别强调：
1.常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
2.能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。
4.对比掌握镁的化学性质
特别强调：
1.Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。
2.镁也可在氮气中燃烧，生成氮化镁(Mg3N2)，氮化镁能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀并放出氨气。
5.从海水中提取镁
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
特别强调：
1.由MgCl2·6H2O得到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。
2.因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。
3.Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物。
4.Mg(OH)2为难溶于水的白色沉淀，故常用NaOH溶液检验Mg2＋的存在。
5.由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中含有的是Mg(OH)2，而非MgCO3。
6.镁的用途
(1)镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；
(2)镁制造信号弹和焰火；
(3)MgO作耐火材料。
课堂检测01
1．科学家发明的透明坚硬镁铝氧化物新型材料，可以用作显示器和手机屏幕，下列关于镁、铝的说法正确的是( )
A．镁­铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼
B．浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO3、浓H2SO4不反应
C．镁、铝均能与NaOH溶液反应
D．铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强
答案：D
2．小明家中收藏着一件清末的铝制品佛像，该佛像至今仍保存完好。该佛像未锈蚀的主要原因是( )
A．铝不易发生化学反应
B．铝不易被氧化
C．铝的氧化物容易发生还原反应
D．铝易被氧化，但氧化生成的氧化铝具有保护内部铝的作用
答案：D
3．镁、铝都是较活泼的金属，下列描述中正确的是( )
A．高温下，镁、铝在空气中都有抗腐蚀性
B．镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应
C．镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应，铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化还原
反应
D．铝热剂是镁带、铝粉和氧化铁的混合物
答案：C
【解析】常温下，镁和铝在空气中都能跟氧气反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止金属的继续氧化，所以镁和铝在常温下都有抗腐蚀性，但是在高温下镁、铝都能跟氧气剧烈反应，放出大量热，选项A错误；镁能跟酸反应不能跟碱反应，选项B错误；镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化还原反应生成铁和氧化铝，选项C正确；铝热剂是铝粉和氧化铁的混合物，铝热反应中，在铝热剂上放供氧剂氯酸钾，中间插一根镁带，镁带为反应提供高温条件，选项D错误。
4.在给定条件下，下列物质的转化不能实现的是( )
A．明矾eq \(―――――――→,\s\up7(少量NaOH溶液))Al(OH)3eq \(――――→,\s\up7(NaOH溶液))NaAlO2
B．NaAlO2溶液eq \(―――――→,\s\up7(少量盐酸))Al(OH)3eq \(――→,\s\up7(△))Al2O3
C．Al2O3eq \(――――→,\s\up7(NaOH溶液))NaAlO2溶液eq \(――→,\s\up7(CO2))Al(OH)3
D．MgOeq \(――→,\s\up7(盐酸))MgCl2溶液eq \(――→,\s\up7(蒸干))MgCl2
答案：D
【解析】MgCl2溶液蒸干不能得到MgCl2，加热过程中MgCl2水解生成Mg(OH)2。
5.某学习小组设计如下实验制备Mg3N2并进行定性分析。请回答下列问题：
【制备】(装置如图所示)
A B C D E
(1)A装置用于制备NH3，试分析氢氧化钠固体的作用：_____________________。
(2)仪器b为多孔球泡，其作用是_______________；浓溴水中发生反应的化学方程式为______________。
(3)E装置中发生反应的化学方程式为_______________。
(4)整套装置存在着明显缺陷，你的改进措施是_____________。
【定性分析】
(5)步骤一：取少量氮化镁产品于洁净的试管中，加足量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，试管口有刺激性气味的气体生成，写出氮化镁与水反应的化学方程式：_____________。
(6)步骤二：弃去上层清液，加入稀盐酸，观察到沉淀全部溶解且冒出气泡。该步骤中产生气泡的化学方程式为__________________。
答案：(1)氢氧化钠溶于水放热，促进氨水的分解；同时使溶液中c(OH－)增大，使NH3＋H2ONHeq \\al(＋,4)＋OH－的平衡逆向移动，有利于氨气的逸出
(2)增大氨气与溴水的接触面积，提高吸收效率 3Br2＋8NH3===6NH4Br＋N2(或3Br2＋2NH3===6HBr＋N2)
(3)3Mg＋N2===Mg3N2
(4)在E装置后添加一个装有碱石灰的干燥管
(5)Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3
(6)Mg＋2HCl===MgCl2＋H2
【解析】(1)氢氧化钠溶于水放热，促进氨水的分解；同时使溶液中c(OH－)增大，使NH3＋H2ONHeq \\al(＋,4)＋OH－的平衡逆向移动，有利于氨气的逸出，故向NaOH固体中滴加浓氨水可制备NH3。(2)多孔球泡可使氨气与溴水充分接触，提高吸收效率；Br2能氧化NH3生成N2，则浓溴水中发生反应的化学方程式为3Br2＋8NH3===6NH4Br＋N2或3Br2＋2NH3===6HBr＋N2。(3)Mg在N2中燃烧生成Mg3N2，发生反应的化学方程式为3Mg＋N2===Mg3N2。(4)因Mg3N2易水解，则需要在E装置后添加一个装有碱石灰的干燥管，防止空气中的水蒸气进入E中。(5)步骤一，根据题给信息易推出，氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨气，根据原子守恒，发生反应的化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3。(6)步骤二，弃去上层清液，加入盐酸，若观察到有气泡产生，则证明产物中含有未反应的镁，反应的化学方程式为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2。
二 铝的重要化合物
①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2；
②Al2O3＋2OH－===2AlOeq \\al(－,2)＋H2O；
③AlOeq \\al(－,2)＋CO2＋2H2O===Al(OH)3＋HCOeq \\al(－,3)；
④Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3NHeq \\al(＋,4)；
⑤2Al(OH)3Al2O3＋3H2O；
⑥Al3＋＋3AlOeq \\al(－,2)＋6H2O===4Al(OH)3。
1．铝及其重要化合物
(1)Al、Al2O3、Al(OH)3与H＋、OH－都反应，其量的关系如图：
(2)Al(OH)3的制备
制取Al(OH)3时，一般不用强酸或强碱溶液，因为强酸、强碱能溶解生成的Al(OH)3，一般使用氨水或CO2。
(3)离子共存问题
①Al3＋与OH－、COeq \\al(2－,3)、HCOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,3)、S2－、AlOeq \\al(－,2)不能大量共存，其中OH－是因为直接反应，其余是因为发生相互促进的水解反应；
②AlOeq \\al(－,2)与H＋、HCOeq \\al(－,3)、NHeq \\al(＋,4)、Al3＋、Mg2＋、Cu2＋不能大量共存，其中AlOeq \\al(－,2)和H＋、HCOeq \\al(－,3)是因为直接反应[如AlOeq \\al(－,2)＋HCOeq \\al(－,3)＋H2O===Al(OH)3＋COeq \\al(2－,3)]，其余是因为发生相互促进的水解反应。
(4)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)
①AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，现象为先产生白色沉淀，后沉淀溶解；
②NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，现象为开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。
2.常见的铝盐
(1)明矾(硫酸铝钾)是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。
(2)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH eq \a\vs4\al(＜) (填“＜”“>”或“＝”)7。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3
胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
3.金属铝的冶炼
1.碱溶法
2.酸溶法
课堂检测02
1.海水是重要的资源，可以制备一系列物质。下列说法不正确的是( )
A．要除去粗盐中SOeq \\al(2－,4)、Ca2＋、Mg2＋等杂质，步骤①中所加试剂及相关操作顺序可以是：
过量NaOH溶液→过量BaCl2溶液→过量Na2CO3溶液→过滤→盐酸
B．步骤②的反应原理为2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑
C．步骤③中需将MgCl2·6H2O置于干燥的HCl气流中加热脱水制备无水MgCl2
D．步骤④、⑤、⑥所涉及的反应中，溴元素均发生氧化反应
答案：D
【解析】步骤①中，用过量NaOH溶液除去Mg2＋；用过量Na2CO3溶液除去Ca2＋；用过量BaCl2溶液除去SOeq \\al(2－,4)，但是这三种溶液会引入新的杂质离子OH－、COeq \\al(2－,3)、Ba2＋，通过加适量盐酸除去COeq \\al(2－,3)和OH－，但过量的Ba2＋必须由Na2CO3溶液除去，因此盐酸在最后加入，过量Na2CO3溶液在加入过量BaCl2溶液之后加入，A项正确；步骤②为电解食盐水，反应的原理为2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑，B项正确；步骤③由MgCl2·6H2O得到无水MgCl2，为了抑制MgCl2的水解，需在HCl气流中加热脱水，C项正确；步骤⑤中Br2转化为HBr，溴元素被还原，发生还原反应，D项错误。
2.镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如图所示：
下列判断不合理的是( )
A．Al、Ga均处于ⅢA族
B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3
C．Ga(OH)3可与NaOH反应生成NaGaO2
D．酸性：Al(OH)3>Ga(OH)3
答案：D
【解析】镓(Ga)与铝同主族，位于第ⅢA族，A项正确；Ga2O3与Al2O3的性质具有相似性，可与盐酸反应生成GaCl3，B项正确；Ga(OH)3与Al(OH)3的性质相似，能与NaOH溶液反应生成NaGaO2，C项正确；向NaAlO2和NaGaO2的混合液中通入适量CO2，只有Al(OH)3沉淀，而没有Ga(OH)3沉淀，说明酸性：Ga(OH)3>H2CO3>Al(OH)3，D项错误。
3．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质)冶炼铝的主要流程如下：
(注：SiO2碱溶时转化为铝硅酸钠沉淀)
下列叙述错误的是( )
A．操作Ⅰ增大NaOH溶液用量可提高Al2O3的浸取率
B．操作Ⅱ、Ⅲ为过滤，操作Ⅳ为灼烧
C．通入过量CO2的离子方程式为
2AlOeq \\al(－,2)＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋COeq \\al(2－,3)
D．加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度
答案：C
【解析】操作Ⅰ增大NaOH溶液用量可以使铝土矿中的Al2O3充分溶解，从而提高Al2O3的浸取率，A正确；操作Ⅱ、Ⅲ为过滤，操作Ⅱ滤去的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠，操作Ⅲ得到固体Al(OH)3，操作Ⅳ为灼烧，目的是使Al(OH)3分解成Al2O3，B正确；向NaAlO2溶液中通入过量CO2后生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，离子方程式为
AlOeq \\al(－,2)＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)，C不正确；加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度，D正确。
4.下列除去杂质的方法不正确的是( )
A．铁粉中混有少量铝粉：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＋均反应生成氢氧化物沉淀，不符合除杂的要求。
5.某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3溶液中含有的Mg2＋、K＋杂质离子并尽可能减少AlCl3的损失。下列说法正确的是( )
A．NaOH溶液可以用氨水来代替
B．溶液a中含有Al3＋、K＋、Cl－、Na＋、OH－
C．溶液b中只含有NaCl
D．向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH
答案：D
【解析】NaOH溶液用氨水来代替，不能溶解氢氧化铝，A错误；溶液a中不含有Al3＋，B错误；溶液b中也含有KCl，C错误；向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH，防止生成的Al(OH)3溶解，D正确。
6.利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：
(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃时水解生成A的化学方程式为
________________________________________，“水解”采用90 ℃而不在室温下进行的原因是________________________________________。
(2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为___________________________________。
(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为__________________________________________。
(4)“废渣”的成分为____________(填化学式)。
(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是____________________________________________。
答案 (1)AlN＋3H2O===Al(OH)3＋NH3↑
加快AlN的水解反应速率，降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出
(2)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(3)2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
(4)Fe(OH)3
(5)防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3
提升训练
1．已知MgO、MgCl2的熔点分别为2 800 ℃、604 ℃，将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解，都可得到金属镁。海水中含有MgCl2，工业上从海水中提取镁正确的方法是( )
A．海水eq \(――→,\s\up7(NaOH))Mg (OH)2eq \(――→,\s\up7(电解))Mg
B．海水eq \(――→,\s\up7(HCl))MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)eq \(――→,\s\up7(电解))Mg
C．海水eq \(――→,\s\up7(石灰乳))Mg(OH)2eq \(――→,\s\up7(灼烧))MgOeq \(――→,\s\up7(电解))Mg
D．海水eq \(――→,\s\up7(石灰乳))Mg(OH)2eq \(――→,\s\up7(HCl))MgCl2溶液―→MgCl2(熔融 )eq \(――→,\s\up7(电解))Mg
答案 D
【解析】 工业上提取镁除从理论上可行外还要考虑设备、原料、成本等问题。A项中使用NaOH成本高，且Mg(OH)2是一种不溶性碱，加热熔融时会发生分解，因此不可行；B项中海水加HCl得不到MgCl2；C项中电解MgO时，由于MgO的熔点很高，耗能大，经济效益差。
2.镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如下图所示：
下列判断不合理的是( )
A．Al、Ga均处于第ⅢA族
B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3
C．Ga(OH)3可与NaOH反应生成NaGaO2
D．酸性：Al(OH)3>Ga(OH)3
答案：D
【解析】镓(Ga)与铝同主族，均处于第ⅢA族，A项正确；Ga2O3与Al2O3的性质相似，可与盐酸反应生成GaCl3，B项正确；Ga(OH)3属于两性氢氧化物，与Al(OH)3的性质相似，能与NaOH溶液反应生成NaGaO2，C项正确；在NaAlO2和NaCaO2的混合液中通入适量CO2，只有Al(OH)3沉淀，而没有Ga(OH)3沉淀，根据强酸制弱酸的原理，Ga(OH)3的酸性强于碳酸，则酸性：Al(OH)3Mg(OH)2。②“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 ml。由碳原子守恒可得，n(CaCO3)＋n(MgCO3)＝0.3 ml，100 g·ml－1×n(CaCO3)＋84 g·ml－1×n(MgCO3)＝27.6 g，解得n(CaCO3)＝0.15 ml，n(MgCO3)＝0.15 ml，若工艺中不考虑Ca、Mg损失，则Mg(OH)2的质量为58 g·ml－1×0.15 ml＝8.7 g、CaCO3的质量为100 g·ml－1×0.15 ml＝15 g。
名称
镁
铝
周期表中位置
第三周期ⅡA族
第三周期ⅢA族
原子结构示意图
自然界存在形态
化合态
化合态
铝
镁
与非金属
反应
能被Cl2、O2氧化
2Mg＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2MgO
3Mg＋N2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) Mg3N2
与水反应
反应很困难
能与沸水反应：
Mg＋2H2O eq \(=====,\s\up7(△)) Mg(OH)2＋H2↑
与酸(H＋)
反应
能与H＋反应产生H2
反应速度比Al快：
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
与碱反应
能溶于强碱溶液产生H2
不反应
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：
2Mg＋CO2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2MgO＋C
制熟石灰
CaCO3 eq \(=====,\s\up7(高温)) CaO＋CO2↑，
CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
酸化
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶
析出MgCl2·6H2O
脱水
在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解
电解熔融氯化镁制得镁：
MgCl2(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解)) Mg＋Cl2↑