2022版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)分層提升練課時(shí)分層提升練7 鎂鋁及其重要化合物

鎂、鋁及其重要化合物一、選擇題1.鎂、鋁性質(zhì)相似,下表中對(duì)兩者的對(duì)比不正確的是 ()選項(xiàng)反應(yīng)鋁鎂A與非金屬反應(yīng)能被Cl2、O2氧化能與N2、O2反應(yīng)B與水反應(yīng)能與沸水反應(yīng)反應(yīng)很困難C與堿反應(yīng)能溶于強(qiáng)堿溶液不反應(yīng)D與某些氧化物反應(yīng)能與Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金屬氧化物發(fā)生鋁熱反應(yīng)能在CO2中燃燒【解析】選B。鎂鋁均可與部分非金屬反應(yīng),A項(xiàng)正確;鎂的金屬性強(qiáng)于鋁,鋁與水反應(yīng)很困難,鎂能與沸水反應(yīng),B錯(cuò)誤;鋁可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成氫氣,鎂不反應(yīng),C正確;鋁可與部分金屬氧化物發(fā)生鋁熱反應(yīng),鎂可與CO2反應(yīng),D正確。2.(2019·衡水模擬)在鋁制易拉罐中收集滿CO2,加入過(guò)量的NaOH溶液,立即封口并振蕩,可以發(fā)現(xiàn)易拉罐先咔咔作響,變癟,然后再次鼓起來(lái),其過(guò)程中沒(méi)有涉及的化學(xué)反應(yīng)是 ()A.Al(OH)3分解B.CO2+OH-C.Al+OH-+H2O D.Al2O3+OH-【解析】選A。NaOH溶液先與CO2反應(yīng),氣壓減小,易拉罐變癟;再與鋁表面的Al2O3反應(yīng),最后與Al反應(yīng),生成H2,易拉罐變鼓。3.(2019·廈門模擬)向Fe和Al2O3的混合物中加入足量稀硫酸將其溶解,室溫下向所得溶液中加入指定物質(zhì),反應(yīng)后的溶液中主要存在的一組離子正確的是 ()A.通入過(guò)量Cl2:Cl-、S、Fe2+、Al3+B.加入過(guò)量NaOH溶液:S、Na+、Al、OH-C.加入過(guò)量氨水:N、S、Na+、AlD.加入過(guò)量NaNO3溶液:N、S、Fe2+、Al3+【解析】選B。A、Fe2+被氯氣氧化成Fe3+,不能大量存在,故錯(cuò)誤;B、Fe和硫酸反應(yīng):Fe+2H+Fe2++H2↑,Al2O3和硫酸反應(yīng):Al2O3+6H+2Al3++3H2O,加入NaOH后,發(fā)生Fe2++2OH-Fe(OH)2↓、Al3++4OH-Al+2H2O,故正確;C、加入氨水:Fe2++2NH3·H2OFe(OH)2↓+2N、Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N,氫氧化鋁不溶于弱堿,此溶液中不含Al,故錯(cuò)誤;D、N在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性,能把Fe2+氧化成Fe3+,故錯(cuò)誤。4.光鹵石是化工生產(chǎn)中一種重要的中間產(chǎn)物,其化學(xué)成分是KCl·MgCl2·6H2O。當(dāng)用光鹵石為原料制取金屬鎂時(shí),一共有下列幾步:①過(guò)濾;②溶解;③加入適量Ca(OH)2;④蒸發(fā);⑤用鹽酸溶解;⑥電解熔融MgCl2;⑦在HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O晶體,正確的順序是 ()A.⑤③①②④⑥⑦B.②③①⑤④⑦⑥C.②④①③⑦⑤⑥ D.⑤③①④②⑦⑥【解析】選B。提純光鹵石得到MgCl2的步驟為先將光鹵石溶解于水中,因?yàn)镵Cl、MgCl2均易溶于水,再沉淀Mg2+;結(jié)合Mg(OH)2的溶解度比Ca(OH)2更小,故加入適量的Ca(OH)2過(guò)濾后得Mg(OH)2沉淀;洗滌后溶于適量的鹽酸發(fā)生反應(yīng):Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O;蒸發(fā)溶液得MgCl2·6H2O;在HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O,使其分解成無(wú)水MgCl2與H2O,電解熔融的MgCl2得到金屬鎂。二、非選擇題5.(2019·南開(kāi)區(qū)模擬)鎂在空氣中點(diǎn)燃可以燃燒,放出大量的熱并發(fā)出耀眼的白光,生成白色的氧化鎂,同時(shí),鎂在這樣的高溫條件下,還可與空氣中的另一種主要成分反應(yīng),生成少量的物質(zhì)A,氣體C能夠使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)。已知A有下列一系列變化:(1)寫(xiě)出A、C、D的化學(xué)式:A________、C________、D________。

(2)寫(xiě)出下列變化的化學(xué)方程式:①____________________________________________________,

②____________________________________________________。

【解析】鎂在空氣中燃燒時(shí),主要和氧氣反應(yīng)生成MgO,還可以和氮?dú)夥磻?yīng)生成Mg3N2,所以A為Mg3N2。Mg3N2和鹽酸反應(yīng)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,能夠使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體是氨氣,N能夠和NaOH溶液反應(yīng)放出NH3,所以溶液B中還含有N,即B為MgCl2和NH4Cl的混合物。答案:(1)Mg3N2NH3Mg(OH)2(2)①M(fèi)g3N2+8HCl3MgCl2+2NH4Cl②MgCl2+2NaOHMg(OH)2↓+2NaCl,NH4Cl+NaOHNaCl+H2O+NH3↑6.(2016·海南高考)KAl(SO4)2·12H2O(明礬)是一種復(fù)鹽,在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗(yàn)室中,采用廢易拉罐(主要成分為Al,含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明礬的過(guò)程如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題:易拉罐濾液A沉淀B產(chǎn)物(1)為盡量少引入雜質(zhì),試劑①應(yīng)選用______(填標(biāo)號(hào))。

a.HCl溶液 b.H2SO4溶液c.氨水 d.NaOH溶液(2)易拉罐溶解過(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為

_________________。

(3)沉淀B的化學(xué)式為_(kāi)___________________;將少量明礬溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是__

___________________________。

(4)已知:Kw=1.0×10-14,Al(OH)3Al+H++H2OK=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)等于________。

【解析】(1)試劑①的作用是除去廢易拉罐中Fe、Mg雜質(zhì),選擇NaOH溶液,溶解Al,過(guò)濾出Fe、Mg。(2)易拉罐溶解過(guò)程,發(fā)生Al與NaOH溶液的反應(yīng)。(3)濾液A主要為NaAlO2溶液,加入NH4HCO3,得到的沉淀為Al(OH)3。明礬溶于水,溶液呈弱酸性,是由于Al3+發(fā)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溶液的反應(yīng)為Al(OH)3+OH-Al+2H2O,平衡常數(shù)K====20。答案:(1)d(2)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑(3)Al(OH)3Al3+水解,使溶液中H+濃度增大(4)20一、選擇題1.通過(guò)觀察化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析歸納出正確的結(jié)論,是學(xué)習(xí)化學(xué)科學(xué)最基本的技能之一。下列由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出正確結(jié)論的是 ()選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論A把相同大小的一塊鋁和鎂分別投入相同濃度的NaOH溶液中:鋁溶解有氣泡放出,而鎂沒(méi)有任何變化由此得出:鋁的金屬性比鎂強(qiáng)B取一塊鋁箔,用酒精燈點(diǎn)燃:鋁箔只熔化成液體而沒(méi)有脫落由此得出:鋁不易燃燒C向氯化銨溶液中投入一鋁片:鋁片上產(chǎn)生大量氣泡由此得出:該氣體是氨氣D向氯化鋁溶液中逐滴滴加NaOH溶液至過(guò)量:先產(chǎn)生白色沉淀,后沉淀逐漸溶解,最后沉淀完全消失由此得出:氫氧化鋁能溶于強(qiáng)堿溶液【解析】選D。A項(xiàng),比較金屬性的強(qiáng)弱是用金屬單質(zhì)與水或酸反應(yīng)產(chǎn)生H2的快慢程度,錯(cuò)誤;B項(xiàng),由于生成了熔點(diǎn)很高的氧化鋁,起到隔絕空氣的作用,錯(cuò)誤;C項(xiàng),產(chǎn)生的氣體應(yīng)為H2和NH3的混合氣體,錯(cuò)誤。2.(2019·佛山模擬)下列各組物質(zhì)中,存在X→Y或Y→Z不能通過(guò)一步反應(yīng)完成轉(zhuǎn)化的一組是 ()選項(xiàng)XYZAAlNaAlO2(aq)Al(OH)3BMgOMgCl2(aq)MgCH2O(g)Fe3O4FeDNaOH(aq)Na2CO3(aq)NaHCO3(aq)【解析】選B。A.2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,NaAlO2+HCl+H2OAl(OH)3↓+NaCl;B.MgO+2HClMgCl2+H2O,MgCl2(aq)→Mg不能通過(guò)一步反應(yīng)完成轉(zhuǎn)化;C.3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,Fe3O4+4H23Fe+4H2O;D.2NaOH+CO2Na2CO3+H2O,Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3。3.(2019·通州區(qū)模擬)“綠色化學(xué)”要求從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和技術(shù)上設(shè)計(jì)可行的化學(xué)反應(yīng)。據(jù)此,由單質(zhì)鎂制硝酸鎂的下列四個(gè)方案中,你認(rèn)為可行而且符合“綠色化學(xué)”要求的方案是 ()A.MgMg(NO3)2B.MgMgCl2Mg(OH)2Mg(NO3)2C.MgMgOMg(NO3)2D.MgMgSO4Mg(NO3)2【解析】選C。根據(jù)題意,“綠色化學(xué)”要求從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和技術(shù)三個(gè)方面設(shè)計(jì)可行的化學(xué)反應(yīng)。從經(jīng)濟(jì)角度考慮,B項(xiàng)最不合算,除Mg外還用了三種試劑;D項(xiàng)不合算,用了兩種較貴的試劑濃硫酸和Ba(NO3)2。從環(huán)保角度考慮,A、D兩項(xiàng)分別產(chǎn)生了污染環(huán)境的氮氧化物和SO2,B項(xiàng)也使用了會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的Cl2。從技術(shù)角度看,D項(xiàng)中Ba(NO3)2溶液的加入量較難控制。綜上所述,可知只有C項(xiàng)符合“綠色化學(xué)”的要求。4.(2019·貴陽(yáng)模擬)若mgAl在足量氯氣中燃燒,生成固體的質(zhì)量為(m+21.3)g,將mgAl投入總質(zhì)量為95.2g的NaOH水溶液中恰好完全反應(yīng)。下列判斷正確的是 ()A.m=2.7B.Al與Cl2反應(yīng)的產(chǎn)物溶于水,所得溶液中加入足量氨水,先出現(xiàn)白色沉淀,后又溶解C.若在原NaOH溶液中通入足量Cl2,理論上可生成0.2molNaClOD.Al與NaOH溶液反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.4%【解析】選D。設(shè)生成NaAlO2的質(zhì)量為x,生成H2的質(zhì)量為y。由2Al+3Cl22AlCl3和2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑得關(guān)系式:2Al～2AlCl3～2NaAlO2～3H2～2NaOH54 267 164 6 2mg (m+21.3)g x y n(NaOH)====,解得:m=5.4,x=16.4g,y=0.6g,n(NaOH)=0.2mol,則c(NaAlO2)=×100%=16.4%,A錯(cuò)誤、D正確;向AlCl3溶液中加足量氨水,生成的白色沉淀不溶解,B錯(cuò)誤;n(NaOH)=0.2mol,由Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,0.2molNaOH生成0.1molNaClO,C錯(cuò)誤。二、非選擇題5.用鋁土礦(含30%SiO2、40.8%Al2O3和少量Fe2O3等)制取鋁硅合金材料有濕法、干法等方法,其中干法制備的工藝流程如下:(1)若濕法處理鋁土礦,用強(qiáng)酸浸取時(shí),所得溶液中陽(yáng)離子有__________________________。

(2)焙燒除鐵的反應(yīng)為4(NH4)2SO4+Fe2O32NH4Fe(SO4)2+3H2O+6NH3↑(Al2O3部分發(fā)生類似反應(yīng))。氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖,最適宜的焙燒溫度為_(kāi)_______。

(3)操作①包括加水溶解、________。

(4)用焦炭還原SiO2、Al2O3會(huì)產(chǎn)生中間體SiC、Al4C3。寫(xiě)出高溫下Al4C3與Al2O3反應(yīng)生成鋁單質(zhì)的化學(xué)方程式:_____________________________________。

(5)鋁硅合金材料中若含鐵,會(huì)影響其抗腐蝕性,原因是_________________。

(6)不計(jì)損失,投入1t鋁土礦,當(dāng)加入54kg純鋁后,鋁硅合金中m∶n=________。

【解析】鋁土礦加(NH4)2SO4焙燒,Fe2O3轉(zhuǎn)化為NH4Fe(SO4)2,同時(shí)生成氨氣,加水溶解、過(guò)濾,濾渣為SiO2和Al2O3,用焦炭在高溫條件下還原SiO2、Al2O3得到鋁硅熔體,再加純鋁攪拌,得到鋁硅合金。(1)鋁土礦中的氧化鋁和氧化鐵能溶于強(qiáng)酸生成Al3+、Fe3+,另外還有剩余的H+,所以溶液中的陽(yáng)離子有Al3+、Fe3+、H+。(2)焙燒除鐵時(shí)盡可能使氧化鐵的轉(zhuǎn)化率升高,并使氧化鋁的轉(zhuǎn)化率降低,由圖可知在300℃時(shí),氧化鐵轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率很高,而氧化鋁轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率最低,所以最適宜的焙燒溫度為300℃。(3)由流程分析可知,操作①包括加水溶解、過(guò)濾。(4)在高溫條件下,Al4C3與Al2O3反應(yīng)生成Al和CO,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al4C3+Al2O36Al+3CO↑。(5)Al、Fe形成原電池,Al的活潑性比Fe強(qiáng),作負(fù)極,被腐蝕,所以鋁硅合金材料中若含鐵,容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。(6)已知鋁土礦中含30%SiO2、40.8%Al2O3,不考慮損失,投入1t鋁土礦,加入54kg純鋁,則得到的鋁硅合金中鋁元素的總質(zhì)量為1000kg×40.8%×+54kg=270kg,硅元素的總質(zhì)量為1000kg×30%×=140kg,則鋁硅合金中m∶n=∶=2∶1。答案:(1)Al3+、Fe3+、H+(2)300℃(3)過(guò)濾(4)Al4C3+Al2O36Al+3CO↑(5)鐵與鋁形成原電池,加快了鋁的腐蝕(6)2∶16.(2019·威海模擬)輕質(zhì)氧化鎂是新型功能復(fù)合材料的重要添加劑,可由菱鎂礦(含MgCO3、CaCO3、Fe2O3)為原料制備,其制備流程如下:(1)酸溶時(shí),為了提高酸溶速率可采用的措施有

______________________;

提高礦物的浸取率可采取的措施有___________________________。

(各答一條即可)(2)濾渣Ⅰ的主要成分為_(kāi)_________(填化學(xué)式)。

(3)用氨水調(diào)節(jié)溶液pH=8～9的目的是

___________________________,

若氨水加的量較多使pH>9,則最終氧化鎂的產(chǎn)量會(huì)__________(填“增大”“不變”或“減小