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考點規(guī)范練7　鎂、鋁及其重要化合物 (時間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分。每小題只有一個選項符合題目要求) 1.某化合物由兩種單質直接反應生成,將其加入Ba(HCO3)2溶液中同時有氣體和沉淀產生。下列化合物中符合上述條件的是(　　) A.AlCl3 B.Na2O C.FeCl2 D.SiO2 2.已知NaOH+Al(OH)3NaAlO2-+2H2O。向集滿CO2的鋁制易拉罐中加入過量NaOH濃溶液,立即封閉罐口,易拉罐漸漸凹癟;再過一段時間,罐壁恢復原狀。上述實驗過程中沒有發(fā)生的離子反應是(　　) A.CO2+2OH-CO32-+H2O B.Al2O3+2OH-2AlO2-+H2O C.2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑ D.Al3++4OH-AlO2-+2H2O 3.下列各組物質,不能按(“”表示反應一步完成)關系轉化的是(　　) 選項 a b c A Al2O3 NaAlO2 Al(OH)3 B AlCl3 Al(OH)3 NaAlO2 C Al Al(OH)3 Al2O3 D MgCl2 Mg(OH)2 MgO 4.通過觀察化學實驗現象,分析歸納出正確的結論,是學習化學科學最基本的技能之一。下列由實驗現象得出正確結論的是(　　) 選項 實驗現象 結　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:鋁溶解且有氣泡產生,而鎂沒有任何變化 由此得出:鋁的金屬性比鎂的強 B 取一塊鋁箔,用酒精燈點燃:鋁箔只熔化成液體而沒有脫落 由此得出:鋁不易被氧化 C 向氯化銨溶液中投入一鋁片:鋁片上產生大量氣泡 由此得出:該氣體是氨氣 D 向氯化鋁溶液中逐滴滴加NaOH溶液至過量:先產生白色沉淀,后沉淀逐漸溶解,最后沉淀完全消失 由此得出:氫氧化鋁能溶于強堿溶液 5.下列除去雜質的方法不正確的是(　　) A.鎂粉中混有少量鋁粉:加入過量燒堿溶液充分反應,過濾、洗滌、干燥 B.用過量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+ C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量燒堿溶液,充分反應,過濾,向濾液中通入過量CO2后過濾 D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量燒堿溶液,充分反應,過濾、洗滌、干燥得到MgO 6.鎂鋁合金5.1 g溶于300 mL 2 molL-1鹽酸中,(標準狀況)放出氣體的體積為5.6 L下,向反應后的溶液中加入500 mL NaOH溶液充分反應,最終產生白色沉淀。下列有關說法不正確的是(　　) A.5.1 g鎂鋁合金中含有鎂、鋁的質量分別為2.4 g、2.7 g B.溶解5.1 g鎂鋁合金時,剩余鹽酸中溶質的物質的量為0.1 mol C.生成白色沉淀的最大質量為13.6 g D.若白色沉淀只有Mg(OH)2,該NaOH溶液的物質的量濃度至少為1.2 molL-1 7.某同學通過系列實驗探究Al及其化合物的性質,操作正確且能達到目的的是(　　) A.將水加入濃硫酸中得到稀硫酸,將鋁條放入其中探究Al的活潑性 B.將NaOH溶液緩慢滴入Al2(SO4)3溶液中至過量,直到有沉淀生成 C.將Al(OH)3濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過濾,洗滌并收集沉淀 D.將Al(OH)3沉淀放入蒸發(fā)皿中,加適量稀硫酸,加熱蒸干得無水Al2(SO4)3固體 8.某研究性學習小組為了探究鎂粉與溴水反應的機理,做了如下四組實驗:①將鎂粉投入冷水中,未見任何現象;②將鎂粉放入溴水中,觀察到只是開始時產生極少量的氣泡,但溴水的顏色逐漸褪去;③將鎂粉放入液溴中,未觀察到任何明顯現象;④向含足量鎂粉的液溴中滴加幾滴水,觀察到溴的紅棕色很快褪去。則下列關于鎂與溴水的反應機理的論述中正確的是(　　) A.鎂粉只直接與溴水中的溴反應 B.鎂粉只與溴水中的酸反應 C.極少量的氣泡是由于鎂粉與水反應得到的 D.鎂粉在水的催化下與溴發(fā)生反應 9.固體粉末X中可能含有K2SO3、KAlO2、MgCl2、Na2CO3中的一種或幾種。為確定該固體粉末的成分,取X少量溶于水得澄清透明溶液。再取X進行下列實驗,實驗過程及現象如下: 根據上述實驗,以下說法正確的是(　　) A.氣體1可能為SO2和CO2的混合物 B.沉淀3可能為Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物 C.固體粉末X中一定有Na2CO3,可能有KAlO2 D.固體粉末X中一定有K2SO3和KAlO2 10.常溫下,將一定量的鈉鋁合金置于水中,合金全部溶解,得到20 mL pH=14的溶液,然后用1 molL-1的鹽酸滴定,測得生成沉淀的質量與消耗鹽酸的體積關系如圖所示,則下列說法正確的是(　　) A.原合金質量為0.92 g B.產生氫氣的體積為896 mL(標準狀況下) C.圖中m的值為1.56 D.圖中V2的值為60 二、非選擇題(本題共4個小題,共50分) 11.(12分)KAl(SO4)212H2O(明礬)是一種復鹽,在造紙等方面應用廣泛。實驗室中,采用廢易拉罐(主要成分為Al,含有少量的Fe、Mg雜質)制備明礬的過程如下圖所示。回答下列問題: 易拉罐濾液A沉淀B產物 (1)為盡量少引入雜質,試劑①應選用　　　　　　(填標號)。 a.HCl溶液 b.H2SO4溶液 c.氨水 d.NaOH溶液 (2)易拉罐溶解過程中主要反應的化學方程式為　　　　　　　　　。 (3)沉淀B的化學式為　　　　　　;將少量明礬溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是　　　　　。 (4)已知:KW=1.010-14,Al(OH)3AlO2-+H++H2O　K=2.010-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應的平衡常數等于　　　　　　　。 12.(13分)(2018山西大學附中診斷)鋁(熔點660 ℃)是一種應用廣泛的金屬,工業(yè)上用Al2O3(熔點2 045 ℃)和冰晶石(Na3AlF6,六氟合鋁酸鈉)混合熔融后電解制得?；卮鹣铝袉栴}: (1)冶金工業(yè)上常用金屬鋁作還原劑冶煉釩、鉻、錳,鋁與V2O5在高溫下反應的化學方程式為　。 (2)鋁是活潑金屬,但打磨過的鋁片投入沸水中不易觀察到有氣泡產生。若將鋁片用飽和Hg(NO3)2溶液浸泡數分鐘,取出后迅速洗凈,可制得俗稱“鋁汞齊”的鋁汞合金。鋁汞齊露置在空氣中,表面會快速生長出蓬松的白毛(Al2O3)。若將新制的鋁汞齊放入水中,可迅速反應產生氣泡,該反應的化學方程式為 　;鋁汞齊的化學性質變得“活潑”的原因可能是　 。 (3)將0.1 molL-1 AlCl3溶液和10%NH4F溶液等體積混合,充分反應后滴加氨水,無沉淀析出。則AlCl3與NH4F反應的化學方程式為　 ;該實驗所用試管及盛裝NH4F溶液的試劑瓶均為塑料材質,原因是　 。 (4)飲用水中的NO3-對人類健康會產生危害。為了降低飲用水中NO3-的濃度,有研究人員建議在堿性條件下用鋁粉將NO3-還原為N2,該反應的離子方程式為　。 13.(14分)無水AlCl3可用作有機合成的催化劑、食品膨松劑等。工業(yè)上可由鋁土礦(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制備,流程如下: 已知:AlCl3、FeCl3分別在183 ℃、315 ℃時升華 (1)Cl2的電子式為　　　　　　　　。 (2)氯化爐中Al2O3、Cl2與焦炭在高溫下發(fā)生反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　。爐氣中殘余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收,其離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)700 ℃時,升華器中物質經充分反應后需降溫實現FeCl3和AlCl3的分離。請選擇合適的溫度范圍　　　　(填序號)。 a.低于183 ℃ b.介于183 ℃和315 ℃之間 c.高于315 ℃ (4)樣品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通過下列操作測得(部分物質略去)。 m g樣品NaAlO2溶液Al(OH)3n g Al2O3 計算該樣品中AlCl3的質量分數為　　　　　　　(結果用m、n表示,不必化簡)。 14.(11分)(2018河北邯鄲教學質量檢測)鎂及其化合物是實驗設計的熱點載體,經查閱資料知: ⅰ 2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O ⅱ Mg3N2與水反應 ⅲ 常溫下,NH3H2O、CH3COOH的電離常數都等于1.810-5 Ⅰ.探究鎂的性質。 某學習小組設計實驗探究鎂與二氧化氮反應的產物,實驗裝置如圖所示。 (1)B中試劑是　　　　;D裝置的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)實驗時,先啟動A中反應,當C裝置中充滿紅棕色氣體時點燃酒精燈,這樣操作的目的是　　　。 (3)確定有N2生成的實驗現象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)實驗完畢后,設計實驗確認產物中有Mg3N2,取少量C中殘留固體于試管中,滴加蒸餾水,　　　,則產物中有氮化鎂。 (5)經測定,Mg與NO2反應生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物質的量相等。C中發(fā)生反應的化學方程式為　。 Ⅱ.探究Mg(OH)2在氯化銨溶液中溶解的原因。供選試劑有:氫氧化鎂、蒸餾水、硝酸銨溶液、鹽酸、醋酸銨溶液。 取少量氫氧化鎂粉末投入氯化銨溶液中,振蕩,白色粉末全部溶解。為了探究其原因,他們提出兩種假設。 假設1:氯化銨溶液呈酸性,H++OH-H2O,促進Mg(OH)2溶解; 假設2:NH4++OH-NH3H2O,促進Mg(OH)2溶解。 (6)請你幫他們設計實驗,探究哪一種假設正確:　。  考點規(guī)范練7　鎂、鋁及其重要化合物 1.A　AlCl3可由Cl2和Al直接反應生成,在Ba(HCO3)2溶液中加入AlCl3,Al3+和HCO3-發(fā)生相互促進的水解反應:Al3++3HCO3-Al(OH)3↓+3CO2↑,同時生成沉淀和氣體,A項符合題意;Na2O可由Na和O2直接反應生成,在Ba(HCO3)2溶液中加入Na2O有沉淀生成,但沒有氣體生成,B項不符合題意;在Ba(HCO3)2溶液中加入FeCl2也有沉淀和氣體生成,但FeCl2不能由Fe和Cl2直接化合得到,C項不符合題意;SiO2可由Si和O2直接反應得到,但在Ba(HCO3)2溶液中加入SiO2沒有沉淀和氣體生成,D項不符合題意。 2.D　首先CO2與氫氧化鈉溶液反應,表現為鋁罐變癟,接著過量的氫氧化鈉溶液再與鋁罐反應,因鋁罐表面有氧化膜Al2O3,故可發(fā)生A、B、C的反應,故選D。 3.C　Al2O3與過量NaOH反應生成NaAlO2,NaAlO2與AlCl3反應生成Al(OH)3,Al(OH)3受熱分解得Al2O3,A項符合圖示轉化關系;AlCl3與少量NaOH反應生成Al(OH)3,Al(OH)3與NaOH反應生成NaAlO2,NaAlO2與過量鹽酸反應生成AlCl3,B項符合圖示轉化關系;Al不能一步生成Al(OH)3,C項不符合圖示轉化關系;MgCl2與NaOH反應生成Mg(OH)2,Mg(OH)2受熱分解得MgO,MgO與鹽酸反應生成MgCl2,D項符合圖示轉化關系。 4.D　金屬性的強弱可通過金屬與酸反應的劇烈程度進行判斷,不是通過金屬是否與堿反應來判斷,A項錯誤;因為金屬鋁表面很快產生一層致密的氧化鋁薄膜,且氧化鋁的熔點比鋁的熔點高,氧化鋁薄膜包裹著熔融狀態(tài)的鋁而不滴落,B項錯誤;氯化銨水溶液顯酸性,2Al與氯化銨水解產生的H+反應,產生的氣體為H2,C項錯誤;開始生成沉淀,發(fā)生反應Al3++3OH-Al(OH)3↓,后沉淀逐漸溶解至消失,發(fā)生反應Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,說明氫氧化鋁溶于強堿溶液,D項正確。 5.B　氨水與Fe3+和Al3+均能反應生成氫氧化物沉淀,不符合除雜的要求。 6.D　鹽酸中n(HCl)=30010-3L2molL-1=0.6mol,H2中氫原子的物質的量n(H)=5.6L22.4Lmol-12=0.5mol<0.6mol,說明鹽酸過量,合金全部溶解,設金屬鎂的物質的量為x,金屬鋁為y,則有24gmol-1x+27gmol-1y=5.1g,根據得失電子守恒,2x+3y=5.6L222.4Lmol-1,兩式聯(lián)立解得x=y=0.1mol。根據上述分析,合金中Mg、Al的質量分別是2.4g、2.7g,A項正確;剩余鹽酸中溶質的物質的量為0.1mol,B項正確;沉淀最多時,Mg全部轉化成Mg(OH)2,Al全部轉化成Al(OH)3,m(沉淀)=m(合金)+m(OH-),n(OH-)=n(合金失電子)=n(H+得電子),因此沉淀的質量為5.1g+0.5mol17gmol-1=13.6g,C項正確;根據溶液呈電中性,反應后的溶質為NaCl、NaAlO2,即n(Na+)=n(Cl-)+n(AlO2-)=0.6mol+0.1mol=0.7mol,因此NaOH溶液的物質的量濃度最小為0.7mol0.5L=1.4molL-1,D項錯誤。 7.D　A項,稀釋濃硫酸時應將濃硫酸加入水中并不斷攪拌;B項,將過量的NaOH溶液滴入Al2(SO4)3溶液中,最終生成NaAlO2溶液;C項,過濾時應將溶液用玻璃棒引流到漏斗中。 8.D　由①知鎂粉與冷水并不反應;由②知鎂粉放入溴水中,開始放出少量的氣泡,說明鎂和溴水中的酸能反應產生H2,但溴水很快褪色,說明鎂粉也能與溴直接發(fā)生反應;由③知鎂粉與液溴并不反應;由④知水應該是鎂粉與溴反應的催化劑。 9.D　固體X加入足量稀硝酸后的溶液2中加BaCl2溶液有沉淀4生成,則沉淀4為BaSO4,X中一定含K2SO3,它被稀硝酸氧化成K2SO4,同時生成的氣體不是SO2,而是NO。X溶于水得澄清透明溶液,因K2SO3與MgCl2在溶液中不能共存,故X中無MgCl2。固體X加足量稀硝酸后的溶液2中加足量氨水能生成沉淀3,結合AlO2-+4H+Al3++2H2O、Al3++3NH3H2OAl(OH)3↓+3NH4+,可推知X中一定有KAlO2,沉淀3是Al(OH)3。題給實驗現象無法確定Na2CO3是否存在。綜上分析,可知A、B、C項錯誤,D項正確。 10.C　由圖像可知,向合金溶解后的溶液中加鹽酸,先發(fā)生反應NaOH+HClNaCl+H2O,后發(fā)生反應NaAlO2+HCl+H2ONaCl+Al(OH)3↓,最后發(fā)生反應Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O,合金溶解后剩余的氫氧化鈉的物質的量為0.02L1molL-1=0.02mol,則V1為0.02mol1molL-1=0.02L=20mL,生成沉淀時消耗的鹽酸為40mL-20mL=20mL,其物質的量為0.02L1molL-1=0.02mol,生成沉淀的物質的量為0.02mol,合金中鈉的物質的量為0.04mol,鋁的物質的量為0.02mol。由原子守恒可知,合金的質量為0.04mol23gmol-1+0.02mol27gmol-1=1.46g,故A項錯誤;由Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O可知,溶解沉淀需要0.06molHCl,其對應鹽酸的體積為60mL,則V2為(40+60)mL=100mL,故D項錯誤;由上述計算可知,生成沉淀0.02mol,其質量為0.02mol78gmol-1=1.56g,C項正確;由2Na+2H2O2NaOH+H2↑、2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2↑可知,生成氫氣的物質的量為0.02mol+0.03mol=0.05mol,在標準狀況下的體積為0.05mol22.4Lmol-1=1.12L,B項錯誤。 11.答案(1)d (2)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑ (3)Al(OH)3　Al3+水解,使溶液中H+濃度增大 (4)20 解析(1)易拉罐(主要成分為Al,含有少量的Fe、Mg雜質)成分均為活潑金屬,可以與酸反應,只有Al可以與強堿溶液反應生成AlO2-進入溶液,所以d項的NaOH溶液合適。 (2)Al與NaOH溶液反應的化學方程式為2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。 (3)濾液A的主要成分是NaAlO2,向其水溶液中加入NH4HCO3溶液,由于AlO2-與NH4+水解相互促進徹底而生成Al(OH)3沉淀。明礬溶于水,因Al3+水解而呈酸性:Al3++3H2OAl(OH)3+3H+。 (4)Al(OH)3溶于NaOH溶液的離子方程式為Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,則該反應的平衡常數:K=c(AlO2-)c(OH-)=c(AlO2-)c(H+)c(H+)c(OH-)=2.010-131.010-14=20。 12.答案(1)10Al+3V2O55Al2O3+6V (2)2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑　其表面不易形成致密的氧化膜 (3)AlCl3+6NH4F(NH4)3AlF6+3NH4Cl　NH4F電離出的F-水解生成HF,對玻璃有強腐蝕性而對塑料無強腐蝕性 (4)10Al+6NO3-+4OH-3N2↑+10AlO2-+2H2O 解析(2)鋁汞齊中的鋁與水反應生成氫氧化鋁和氫氣,該反應的化學方程式為2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑;鋁汞齊的化學性質變得“活潑”的原因可能是其表面不易形成致密的氧化膜。 (3)根據題給信息知AlCl3與NH4F發(fā)生反應生成六氟合鋁酸銨和氯化銨,化學方程式為AlCl3+6NH4F(NH4)3AlF6+3NH4Cl;該實驗所用試管及盛裝NH4F溶液的試劑瓶均為塑料材質,原因是NH4F電離出的F-水解生成HF,對玻璃有強腐蝕性而對塑料無強腐蝕性。 (4)根據題給信息知堿性條件下,鋁粉與NO3-反應生成N2和AlO2-,利用化合價升降法結合電荷守恒、原子守恒配平,該反應的離子方程式為10Al+6NO3-+4OH-3N2↑+10AlO2-+2H2O。 13.答案(1)ClCl (2)Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO　Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O (3)b (4)267n102m100% 解析(1)Cl2是通過共價鍵形成的單質,故其電子式為 ClCl。(2)由流程圖知在氯化爐中Al2O3、Cl2與焦炭在高溫下發(fā)生反應生成AlCl3、CO;爐氣中殘余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收生成NaCl和NaClO。(3)AlCl3、FeCl3分別在183℃、315℃時升華,為實現FeCl3和AlCl3的分離,應使溫度介于183℃和315℃之間。(4)ngAl2O3中Al原子的物質的量為2n102mol,根據原子守恒,樣品中AlCl3的質量為2n102133.5g,該樣品中AlCl3的質量分數為267n102m100%。 14.答案(1)P2O5(或其他合理答案)　吸收E中揮發(fā)出的水蒸氣 (2)排盡裝置內的空氣,避免O2、CO2、N2等與鎂反應 (3)E中產生氣泡,癟氣球緩慢鼓起 (4)有刺激性氣味的氣體逸出且產生的氣體可使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色 (5)11Mg+4NO28MgO+Mg3N2+N2(寫成4Mg+2NO24MgO+N2、3Mg+N2Mg3N2也給分) (6)取少量氫氧化鎂于試管中,加入足量CH3COONH4溶液,若白色固體溶解,則假設2正確;若白色固體不溶解,則假設1正確 解析(1)B中試劑用于干燥二氧化氮,由于二氧化氮與水反應生成酸,故不能用堿性干燥劑,應選擇酸性或中性干燥劑,可以是P2O5等;D裝置的作用是吸收E中揮發(fā)出來的水蒸氣,防止E中水蒸氣進入C裝置的玻璃管中干擾實驗。 (3)依據題中信息,過量的二氧化氮可以被氫氧化鈉溶液吸收,所以確定有N2生成的實驗現象是E中產生氣泡,癟氣球緩慢鼓起。 (5)經測定,Mg與NO2反應生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物質的量相等,所以C中發(fā)生反應的化學方程式為11Mg+4NO28MgO+Mg3N2+N2。 (6)由題中信息可知,常溫下,NH3H2O、CH3COOH的電離常數相同,所以CH3COONH4溶液顯中性。因此,可以設計如下實驗:取少量氫氧化鎂于試管中,加入足量CH3COONH4溶液,若白色固體溶解,則假設2正確;若白色固體不溶解,則假設1正確。