2022高考化学一轮复习专练13镁铝及其化合物含解析

专练13　镁铝及其化合物

一、单项选择题

1．下列有关镁的叙述正确的是(　　)

A．工业制造的镁蒸气通常在H2或N2中冷却

B．镁条燃烧引发的火灾可用CO2来扑灭

C．镁在空气中燃烧的产物并不全是MgO

D．镁制容器可用来贮存和运输浓硝酸

2．下列关于铝及其化合物的说法不正确的是(　　)

A．Al既可用于食品包装，也可用作建筑材料

B．Al2O3既可用来冶炼金属Al，也可用作耐火材料

C．明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 既可用作净水剂，也可用作消毒剂

D．Al(OH)3既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐

3．将11.5g钠、9g铝、28g铁分别投入200mL1mol/L的盐酸中，下列分析结果正确的是(　　)

A．钠与盐酸反应最剧烈，产生的气体最多

B．铝与盐酸反应的速率仅次于钠，但产生的气体最多

C．铁与盐酸反应产生的气体比钠多

D．反应结束时产生的气体一样多

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

5.[2021·山西大学附中高三模块诊断试题]向mg镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸，恰好完全反应生成标准状况下的气体bL。向反应后的溶液中加入cmol/L氢氧化钾溶液VmL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的沉淀质量为ng。再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体pg。则下列关系不正确的是(　　)

A．n＝m＋17Vc   B．p＝m＋

C．c＝   D.m<p<m

6．[2020·山东，8]实验室分离Fe3＋和Al3＋的流程如下：

已知Fe3＋在浓盐酸中生成黄色配离子[FeCl4]－，该配离子在乙醚(Et2O，沸点34.6℃)中生成缔合物Et2O·H＋·[FeCl4]－。下列说法错误的是(　　)

A．萃取振荡时，分液漏斗下口应倾斜向下

B．分液时，应先将下层液体由分液漏斗下口放出

C．分液后水相为无色，说明已达到分离目的

D．蒸馏时选用直形冷凝管

7．工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图：

对上述流程中的判断正确的是(　　)

A．试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物

B．CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替

C．反应Ⅱ中的反应为：CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO

D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低

8．甲、乙两烧杯中分别装有等体积、等pH的氨水和NaOH溶液，各加入10mL0.1mol·L－1AlCl3溶液，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是(　　)

A．甲中沉淀一定比乙中的多

B．甲中沉淀可能比乙中的多

C．甲中沉淀一定比乙中的少

D．甲中沉淀可能比乙中的少

二、不定项选择题

9．[综合创新]如图为海水制镁的工艺流程示意图。下列叙述不正确的是(　　)

A．“石灰窑”“消化池”发生的依次是放热反应、吸热反应

B．“过滤器”的母液中主要是CaCl2溶液，可直接返回海洋

C．“中和”时反应的离子方程式为H＋＋OH－===H2O

D．电解槽中发生反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑

10．[2021·河北重点中学联考]下列曲线图(纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物质的量)与对应的选项相符合的是(　　)

A．向1L浓度均为0.1mol·L－1的NaAlO2、Ba(OH)2混合溶液中加入0.1mol·L－1的稀H2SO4

B．向1L浓度分别为0.1mol·L－1和0.3mol·L－1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1mol·L－1的稀NaOH溶液

C．向烧碱溶液中滴加明矾溶液

D．向AlCl3溶液中滴加过量氨水

11．向含Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入150mL1mol·L－1HCl溶液，测得溶液中的某几种离子物质的量的变化如图所示，则下列说法不正确的是(　　)

A．a曲线表示的离子方程式为：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓

B．b和c曲线表示的离子反应是相同的

C．原混合溶液中的CO与AlO的物质的量之比为1:2

D．M点时，溶液中沉淀的质量为3.9g

12．[2021·重庆检测]某同学研究铝及其化合物的性质时设计了如下两个实验方案。

方案①：2.7gAlX溶液Al(OH)3沉淀

方案②：2.7gAlY溶液Al(OH)3沉淀

NaOH溶液和稀盐酸的浓度均是3mol/L，如图是向X溶液和Y溶液中分别加入NaOH溶液或稀盐酸时产生沉淀的物质的量与加入盐酸或氢氧化钠溶液体积之间的关系，下列说法正确的是(　　)

A．X溶液溶质为AlCl3，Y溶液溶质为NaAlO2

B．b曲线表示的是向X溶液中加入NaOH溶液

C．在O点时两方案中所得溶液浓度相等

D．a、b曲线表示的反应中无氧化还原反应

三、非选择题

13．工业上用铝土矿(主要成分为氧化铝，含少量氧化铁)制取铝的过程如图所示：

请回答：

(1)试剂1为________(填化学式)，①～④转化过程中________消耗能量最多；

(2)沉淀B的化学式为________，该物质除了用于金属冶炼以外，还可用作________；

(3)电解F，当转移6mol电子时，可制得铝________g;

(4)生产过程中，除物质E可以循环使用外，还可以循环使用的物质有________(填化学式);

(5)②中发生反应的离子方程式为_____________________________________________。

14．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、Al2O3、SiO2)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)浓硫酸与Al2O3反应的化学方程式为__________________________；滤渣I的主要成分为________和________(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。

15．[2021·河北武邑高三调研]无水AlCl3易升华，可用作有机合成的催化剂等。工业上以铝土矿(Al2O3、Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下：

(1)氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为________________________________。

(2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出的尾气中的Cl2，此反应的离子方程式为：____________________。

(3)升华器中主要含有AlCl3和FeCl3，需加入少量Al，其作用是________________。

(4)为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度，称取16.25g无水AlCl3样品，溶于过量的NaOH溶液中，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得其质量为0.32g。

①写出上述除杂过程中涉及的离子方程式________________________、________________________。

②AlCl3产品的纯度________。

专练13　镁铝及其化合物

1．C　工业制造的镁蒸气通常在H2中冷却，高温下镁与氮气反应生成氮化镁，A错误；镁条燃烧引发的火灾不用CO2来扑灭，因为镁能在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳，B错误；镁能与氧气、氮气以及二氧化碳反应，因此镁在空气中燃烧的产物并不全是MgO，C正确；镁能与浓硝酸反应，镁制容器不能用来贮存和运输浓硝酸，D错误。

2．C　Al具有良好的延展性，可用于食品包装，也可用作建筑材料，A正确；电解Al2O3法冶炼Al，且氧化铝的熔点高，可用作耐火材料，B正确；铝离子水解生成胶体，具有吸附性，可用作净水剂，不具有强氧化性，不能用作消毒剂，C错误；Al(OH)3的碱性较弱，可与胃酸中的盐酸反应，可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐，D正确。

3．A　金属与盐酸反应的剧烈程度由金属的活泼性决定，钠最剧烈，其次是铝。钠、铝、铁物质的量依次为mol、mol、mol，HCl物质的量均为0.2mol，金属过量。可见，铝、铁与盐酸反应时生成H2一样多，均为0.1mol，Na先与酸反应，后与H2O反应，共生成H20.25mol。

4．D　与NaOH是否反应，不能作为衡量金属性强弱的依据，A错误；铝箔用酒精灯点燃，铝箔外面与氧气反应生成了一层熔点较高的致密的Al2O3薄膜，阻止了内部熔化的铝的滴落，B错误；氯化铵溶液中存在水解平衡：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，铝在酸性条件下发生反应：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，消耗H＋，使得水解平衡右移，从而使铝能够与H＋反应放出氢气，因此铝片上产生的气体是氢气，C错误；向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液，发生的化学反应为AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，知氢氧化铝能溶于强碱溶液，D正确。

5．A　反应化学方程式为；Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑；2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑；MgSO4＋2KOH===Mg(OH)2↓＋K2SO4；Al2(SO4)3＋6KOH===2Al(OH)3↓＋3K2SO4；Mg(OH)2MgO＋H2O；2Al(OH)3Al2O3＋3H2O；根据化学方程式可得：得到的氢氧化镁和氢氧化铝的质量等于镁铝的质量和与氢氧根离子的质量之和，即n＝m＋c××17＝m＋，选项中忽略了体积的单位，选项A不正确；B选项中p为生成的氧化物的质量，1molMg可结合1molO，2molAl结合3molO，因此生成沉淀的物质的质量等于镁和铝的质量之和加氧元素的质量，而结合氧元素的物质的量等于生成氢气的物质的量，也等于消耗氢氧根离子的物质的量的一半，即p＝×16＋m＝m＋，选项B正确；根据化学方程式的定量关系，生成的氢气的物质的量等于参加反应的碱的物质的量的一半，即b＝22.4L/mol×，整理得c＝，选项C正确；氧化镁和氧化铝的质量可以按照极值方法计算，若mg全是镁，得到的氧化物为氧化镁，根据元素守恒，则质量为p＝×40＝m；若mg全是铝，得到的氧化物为氧化铝，根据元素守恒，则质量为p＝×102×＝m，质量介于二者之间，选项D正确。

6．A　A项，萃取振荡时，分液漏斗应倒置振荡摇匀，故下口朝上，错误；B项，根据“下流上倒”原理，分液时，应先将下层液体由分液漏斗下口放出，正确；C项，结合信息，配离子在乙醚中生成缔合物，且乙醚密度比水小，故上层为黄色，下层为无色时说明已达到分离目的，正确；D项，液体混合物进行分离提纯时，可利用其沸点相差较大进行分离，蒸馏时选用直形冷凝管，正确。

7．C　分离氧化铝和氧化铁，只能用氢氧化钠溶液，不能用氨水，因为氧化铝与氨水不反应，A错误；CO2可以和偏铝酸钠反应制得氢氧化铝，用H2SO4溶液或稀盐酸代替会导致生成的氢氧化铝溶于其中，B错误；过量的二氧化碳与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，离子方程式为：CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，C正确；Fe活泼性较Al弱，与Al2O3不反应，D错误。

8．B　NH3·H2O是弱电解质、NaOH是强电解质，所以相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液，n(NH3·H2O)＞n(NaOH)，当两者均不足量时，生成的沉淀氨水多；氨水过量，氢氧化钠不足量时，生成的沉淀氨水多；氨水过量，氢氧化钠恰好时，生成的沉淀一样多；氨水和氢氧化钠都过量时，生成的沉淀氨水多；所以甲中沉淀比乙中多或和乙中一样多。

9．AC　石灰窑中发生反应：CaCO3CaO＋CO2↑，为吸热反应，消化池中发生反应：CaO＋H2O===Ca(OH)2，为放热反应，A项错误；沉淀池中发生反应：MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2，过滤后所得滤液主要含CaCl2，可直接返回海洋，B项正确；中和时发生Mg(OH)2和盐酸的反应，离子方程式为Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，C项错误；由图知，将得到的氯化镁溶液经浓缩、干燥制成无水氯化镁，在电解槽中电解熔融的氯化镁，化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，D项正确。

10．A　向1L浓度均为0.1mol·L－1的Ba(OH)2、NaAlO2混合溶液中加入0.1mol·L－1的稀H2SO4,0.1molBa(OH)2消耗0.1mol硫酸，0.1molNaAlO2消耗0.05mol硫酸，硫酸过量时氢氧化铝溶解，0.1mol氢氧化铝消耗硫酸0.15mol，A正确；向1L浓度分别为0.1mol·L－1和0.3mol·L－1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1mol·L－1的稀NaOH溶液，AlCl3与NaOH反应生成沉淀，然后氢氧化钠与氯化铵反应生成氨水，最后氢氧化铝与氢氧化钠反应，沉淀溶解，此时氢氧化铝与氢氧化钠的物质的量之比为1:1，图像不符，B错误；向烧碱溶液中滴加明矾溶液，发生的反应依次是Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓，所以没有沉淀与产生沉淀加入的明矾的量之比为3:1，图像不符合，C错误；向AlCl3溶液中滴加过量氨水，开始产生氢氧化铝沉淀，氨水过量时，沉淀不溶解，图像不符合，D错误。

11．C　a曲线代表的是AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3，b和c曲线代表的是CO＋H＋===HCO，d曲线代表的是HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，所以可以推出碳酸根离子与偏铝酸根离子物质的量之比应为1:1，C错误。

12．CD　由题中数据知n(Al)＝0.1mol，n(HCl)＝n(NaOH)＝0.3mol，所以方案①中铝和稀盐酸恰好完全反应，则X溶液中溶质为AlCl3，滴加NaOH溶液，产生Al(OH)3沉淀0.1mol，表示为a曲线，溶液中溶质为NaCl；方案②中NaOH过量，则Y溶液中溶质为NaOH、NaAlO2，滴加盐酸先与NaOH反应无明显现象，再与NaAlO2反应产生Al(OH)3沉淀0.1mol，表示为b曲线，溶液中溶质也为NaCl，A、B错误；在O点时铝完全沉淀，此时两方案中得到的溶液中溶质均为NaCl，在①中NaCl中的氯离子均来自于100mL的稀盐酸，在②中NaCl中的钠离子均来自于100mL的NaOH溶液，因此NaCl的物质的量均为0.3mol，体积相同，因此O点时两方案所得溶液浓度相同，C正确；根据分析知，a、b曲线表示的反应中无氧化还原反应，D正确。

13．(1)NaOH　④　(2)Fe2O3　颜料　(3)54

(4)CaO和CO2

(5)CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO

解析：(1)铝土矿(主要成分含氧化铝、氧化铁)加入氢氧化钠，氧化铁不和碱反应，氧化铝可与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水；电解氧化铝需要破坏离子键，需要吸收大量的能量；(2)根据以上分析可知沉淀B为氧化铁，三氧化二铁为红棕色，可以做颜料；(3)电解氧化铝的方程式为：2Al2O34Al＋3O2↑，设得到铝的质量为x，

解得x＝54g；(4)煅烧碳酸钙得到CaO和CO2，能循环利用；(5)偏铝酸钠溶液通入过量的二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠，离子方程式：CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。

14．(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)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O　SiO2　CaSO4

(3) 使滤液中的Al3＋与Fe3＋完全沉淀　减小

(4) CO2＋2NH3·H2O＋Mg2＋===MgCO3↓＋2NH＋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0.1g)

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；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)浓硫酸与Al2O3反应的化学方程式为Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O；滤渣I的主要成分为不溶于酸的SiO2和生成的微溶物CaSO4。

(3)用氨水调节溶液pH＝8～9的目的是使滤液中的Al3＋与Fe3＋完全沉淀，若氨水加的量较多使pH>9，滤渣Ⅱ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↓＋2NH＋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0.1g)时，说明固体样品已分解完全。

15．(1)Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO

(2)SO＋Cl2＋H2O===SO＋2Cl－＋2H＋

(3)除去FeCl3

(4)①Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓

Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O　②96%

解析：(1)根据制备AlCl3的工艺流程可知，由冷却器出来的气体有CO和Cl2，CO是氯化炉中的生成物，且Cl2是过量的，氯化炉中发生反应的化学方程式为Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO。

(2)Na2SO3与Cl2发生氧化还原反应，离子方程式为SO＋Cl2＋H2O===SO＋2Cl－＋2H＋。

(3)升华器中加入少量Al，目的是除去杂质FeCl3。

(4)①无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)溶于过量NaOH溶液涉及的离子方程式为Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。②沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称量得到的0.32g固体是氧化铁，n(Fe2O3)＝＝0.002mol，则n(FeCl3)＝0.002mol×2＝0.004mol，m(FeCl3)＝0.004mol×162.5g/mol＝0.65g，则AlCl3的质量为16.25g－0.65g＝15.6g，AlCl3的纯度为×100%＝96%。