2021版高考化学一轮复习铝、镁及其重要化合物作业 13页

‎ 第9讲　铝、镁及其重要化合物 ‎ ‎ ‎1.(2020·山东临沂月考)近年来,科学家正在探索利用铝粉作为新能源的可能性,以期铝能成为一种石油的取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源开发利用,关于其有利因素的说法错误的是(　D　)‎ A.铝质轻,便于运输、贮存,且安全 B.铝燃烧时放出的热量大,且燃烧后产物对环境的污染容易得到有效的控制 C.在地球上,铝矿资源比较丰富 D.现代电冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础 解析:作为新能源,要求含量丰富(铝元素在地壳中含量占第三位),便于运输、贮存,且安全,燃烧放出能量高,能重复使用,对环境污染小,因此A、B、C说法正确,电解铝消耗大量的电能,故选项D说法错误。‎ ‎2.(2020·山东临沂月考)镁粉是焰火、闪光粉、鞭炮中不可缺少的原料。工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却,有下列气体:①空气、②CO2、③Ar、④H2、⑤N2,其中可作为冷却气体的是(　C　)‎ A.①和② B.②和③‎ C.③和④ D.④和⑤‎ 解析:点燃或高温条件下Mg与O2、CO2、N2均反应,故不能在这些气体中冷却,故选C。‎ ‎3.下列有关说法中不正确的是(　C　)‎ A.Al(OH)3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性 B.明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al(OH)3,故明矾可作净水剂 C.Al(OH)3可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸 D.Al2O3可用于制作耐火材料而Al(OH)3不能 解析:治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸,因此Al(OH)3表现弱碱性,A项正确;Al(OH)3有强吸附性,能吸附水中悬浮的杂质并最终转化为沉淀而使水变澄清,B项正确;馒头制作过程中加小苏打用于发泡和中和酸,不用Al(OH)3,C项不正确;耐火材料本身应对热稳定且熔点很高,而Al(OH)3受热易分解,D项正确。‎ ‎4.(2020·黑龙江、吉林两省六校联考)把一块镁铝合金投入20 mL 1 mol/L的盐酸中,待合金完全溶解后,向溶液中加入1 mol/L的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积(mL)变化的关系如图所示。下列说法中正确的是(　B　)‎ A.镁铝合金具有很强的抗腐蚀能力,它不能溶解在任何酸、碱或盐中 B.c值越大,合金中Al的含量越高 C.b值越大,合金中Mg的含量越高 D.假设c=25,整个实验过程中,只发生了4个离子反应 解析:镁铝合金表面因形成致密的氧化膜而具有很强的抗腐蚀能力,但MgO、Al2O3、Mg、Al都可与H2SO4等反应,Al、Al2O3也能溶解在NaOH溶液中,A项错误;根据图示,c值越大,溶解Al(OH)3‎ 消耗的NaOH越多,说明合金中Al的含量越高,B项正确;b点对应的沉淀为Al(OH)3和Mg(OH)2的混合物,溶液中溶质只有氯化钠,故b为固定值20,因而无法根据b值判断合金中Mg的含量,C项错误;根据图示,当c=25时,整个反应过程中包含Mg、Al分别与盐酸的反应,H+与OH-的反应,Mg2+、Al3+分别与OH-的反应,Al(OH)3与OH-的反应,有6个离子反应,D项 错误。‎ ‎5.(2020·贵州四中模拟)某课外活动小组根据镁与CO2的反应设计实验探究镁与NO2的反应。‎ 甲同学推测产物是MgO和N2;‎ 乙同学推测产物除了MgO和N2外,固体中还可能含有Y。‎ 该小组同学设计了以下装置探究镁与NO2反应的固体产物,并测定其组成。‎ ‎(1)实验开始时,先关闭止水夹后打开弹簧夹,再打开分液漏斗活塞,当硬质玻璃管充满红棕色气体后,打开止水夹,关闭弹簧夹,最后点燃酒精灯。这样做的目的是  ‎ ‎ 　。 ‎ ‎(2)装置B中的试剂可以选用　　　 　。 ‎ A.浓硫酸 B.无水氯化钙 C.五氧化二磷 D.碱石灰 ‎(3)装置C中盛装氢氧化钠溶液的作用是  ‎ ‎ 　。 ‎ ‎(4)为保证生成气体体积的准确性,读取量筒刻度时应注意的问题是①气体恢复至室温再读数;②　　　　　　　　　　　 ;③　 。 ‎ ‎(5)实验结束后,同学们将固体产物取出与水反应,发现有刺激性气味的气体产生,该气体能使湿润的石蕊试纸变蓝。说明乙组同学推测正确,请写出Y与水反应的化学方程式:　 。 ‎ ‎(6)若初始加入镁粉质量为‎3.6 g,在足量的NO2中充分反应后,收集到N2体积为448 mL(标准状况),则产物中MgO的质量是　　　 　。 ‎ 解析:(1)实验开始时,先关闭止水夹后打开弹簧夹,再打开分液漏斗活塞,当硬质玻璃管充满红棕色气体后,打开止水夹,关闭弹簧夹,最后点燃酒精灯。这样做可以排出装置中空气,避免空气干扰。‎ ‎(2)装置A中浓硝酸与铜反应生成二氧化氮,生成的二氧化氮中混有水蒸气,装置B中的试剂需要除去其中的水蒸气,可以选用无水氯化钙和五氧化二磷等酸性固体干燥。‎ ‎(3)二氧化氮能够污染空气,并且与水反应生成一氧化氮,影响氮气的体积的测定,装置C中盛装氢氧化钠溶液可以吸收未反应的NO2。‎ ‎(4)为保证生成气体体积的准确性,读取量筒刻度时应注意的问题是:①气体恢复至室温再读数;②调整量筒中液面与D中水平;③视线与液体凹液面最低处相切。‎ ‎(5)实验结束后,同学们将固体产物取出与水反应,发现有刺激性气味的气体产生,该气体能使湿润的石蕊试纸变蓝,说明生成的气体为氨气,则固体产物中含有氮元素,根据参与反应的物质为镁和二氧化氮,可以判断固体产物为Mg3N2,Mg3N2与水反应的化学方程式为Mg3N2+ 6H2O3Mg(OH)2↓+2NH3↑。‎ ‎(6)镁的物质的量==0.15 mol,反应生成氧化镁或氮化镁,失去电子0.3 mol,标准状况下,N2体积为448 mL,物质的量==0.02 mol,得到电子 0.02 mol×8=0.16 mol,根据得失电子守恒,生成Mg3N2 mol=0.01 mol,根据镁原子守恒,生成的氧化镁为 mol= 0.12 mol,质量为0.12 mol×‎40 g/mol=‎4.8 g。‎ 答案:(1)排出装置中空气,避免空气干扰　(2)BC ‎(3)吸收剩余NO2‎ ‎(4)调整量筒中液面与D中水平　视线与液体凹液面最低处相切 ‎(5)Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2↓+2NH3↑‎ ‎(6)‎‎4.8 g ‎6.(2019·河北保定统考)下列关于镁、铝的说法正确的是(　D　)‎ A.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 ‎7.(2019·安徽马鞍山中学测试)下列除去杂质的方法不正确的是(　B　)‎ A.镁粉中混有少量铝粉: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 解析:Al(OH)3不溶于氨水,故向含少量Al3+的Fe3+溶液中加入过量氨水时,Fe3+、Al3+均转化为氢氧化物沉淀,达不到除杂的目的。‎ ‎8.(2019·江西师范大学附属中学月考)已知室温下,Al(OH)3 的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1 mol·L-1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系,合理的是(　C　)‎ 解析:根据题意Ksp[Al(OH3)]≫Ksp[Fe(OH)3],因此向混合溶液中滴加NaOH溶液时,首先应生成Fe(OH)3沉淀,当Fe3+沉淀完全后,再生成Al(OH)3沉淀,继续滴加NaOH溶液,则发生反应:Al(OH)3+OH- Al ‎+2H2O,Al(OH)3沉淀开始溶解。‎ ‎9.(2019·安徽宿州联考)某烧杯中盛有含0.2 mol NH4Al(SO4)2 的溶液,向其中缓缓加入4 mol·L-1的NaOH溶液200 mL,使其充分反应,此时烧杯中铝元素的存在形式为(　D　)‎ A.Al3+和Al(OH)3‎ B.Al C.Al和Al(OH)3‎ D.Al(OH)3‎ 解析:由Al3++3OH-Al(OH)3↓,N+OH-NH3·H2O及题给数据知, Al3+恰好全部转化为Al(OH)3。‎ ‎10.(2019·黑龙江齐齐哈尔五校联考)Ⅰ.某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究。现行高中化学教材中对“铝热反应”的现象有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知,Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下:‎ 物质 Al Al2O3‎ Fe Fe2O3‎ 熔点/℃‎ ‎660‎ ‎2 054‎ ‎1 535‎ ‎1 462‎ 沸点/℃‎ ‎2 467‎ ‎2 980‎ ‎2 750‎ ‎—‎ ‎(1)某同学推测,铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化,而铝的熔点比铁低,此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理?　　　 　(填“合理”或“不合理”)。 ‎ ‎(2)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是　 , ‎ 反应的离子方程式为  ‎ ‎ 　。 ‎ ‎(3)实验室溶解该熔融物,下列试剂中最好的是　　　　(填序号)。 ‎ A.浓硫酸 B.稀硫酸 C.稀硝酸 D.氢氧化钠溶液 Ⅱ.实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取一定量上述的熔融物与一定量很稀的硝酸充分反应,反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入4 mol·L-1的氢氧化钠溶液,所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。试回答下列 问题:‎ ‎(4)图中O～C段没有沉淀生成,此阶段发生反应的离子方程式为　　‎ ‎　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)在D～E段,沉淀的物质的量没有变化,则此阶段发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　,该现象说明溶液中　　　　　　　　　　结合OH-的能力比　　　　强(填离子符号)。 ‎ ‎(6)B点对应的沉淀的物质的量为　　　 　‎ ‎ mol,C点对应的氢氧化钠溶液的体积为　 　　　 mL。 ‎ 解析:Ⅰ.(1)铝的熔点比铁低,生成铁和液态铝一起滴落到盛有沙子的容器中形成合金,所以铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金,所以合理。(2)铝和氢氧化钠溶液反应生成气体,所以可以用NaOH检验所得的熔融物中是否含有铝,反应方程式为2Al+2OH-+2H2O2Al+ 3H2↑。(3)A项,浓硫酸易使铁、铝钝化,不能使合金溶解,错误;B项,活泼金属与稀硫酸反应,熔融物可溶解于稀硫酸中,正确;C项,稀硝酸与金属反应生成污染性气体,不是最佳选择,错误;D项,铁不与氢氧化钠溶液反应,不能将熔融物全部溶解,错误。‎ Ⅱ.(4)O～C发生的反应是酸碱中和反应,离子方程式为H++OH-H2O。(5)D～E一段沉淀的质量没有变化,该反应为N与OH-结合生成NH3·H2O,离子方程式为N+OH-NH3·H2O;上述现象说明溶液中最先结合OH-的是H+,然后为Al3+和Fe3+,最后结合OH-的是N,所以溶液中的离子结合OH—的能力最强的是H+,最弱的为N。(6)由图可知,E～F消耗的NaOH溶液为36-34=2(mL),该阶段参加反应的NaOH的物质的量为‎0.002 L×4 mol·L-1=0.008 mol,根据方程式计算,氢氧化铝的物质的量为 0.008 mol,则金属混合物中铝为0.008 mol,设铁为x mol,铝为0.008 mol,生成的硝酸铵为(34-31)×0.001×4 mol=0.012 mol,由于硝酸过量,铁反应生成硝酸铁,由电子守恒分析,3x+0.008×3= 0.012×8,解得x=0.024,即反应生成氢氧化铁的物质的量为 0.024 mol,生成沉淀的总物质的量为0.008 mol+0.024 mol=0.032 mol;滴加NaOH溶液体积为31 mL时,H+、Al3+和Fe3+‎ 都反应,则C点NaOH溶液的体积为0.031--=0.007(L),即7 mL。‎ 答案:(1)合理 ‎(2)NaOH溶液　2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑‎ ‎(3)B　(4)H++OH-H2O ‎(5)N+OH-NH3·H2O　H+、Al3+、Fe3+　N　(6)0.032　7‎ ‎11.(2019·山东临沂模拟)在加热固体NH4Al(SO4)2·12H2O时,固体质量随温度的变化曲线如图所示。已知A点物质为NH4Al(SO4)2,B点物质为Al2(SO4)3,下列判断正确的是(　B　)‎ A‎.0 ℃‎～T ℃的过程变化是物理变化 B.C点物质是工业上冶炼铝的原料 C.A～B反应中生成物只有Al2(SO4)3和NH3两种 D.Al2(SO4)3能够净水,可用离子方程式表示为Al3++3OH-Al(OH)3‎ 解析:因为A点物质为NH4Al(SO4)2,则0 ℃～T ℃的过程变化是失去结晶水生成NH4Al(SO4)2‎ ‎,是化学变化,A错误;B点物质为硫酸铝,升温再加热分解,则在C点生成氧化铝,所以C点物质是工业上冶炼铝的原料,B正确;A～B发生的反应为硫酸铝铵分解生成硫酸铝、氨气和硫酸,所以除生成的硫酸铝和氨气两种物质外,还有硫酸,故C错误;硫酸铝能够净水,其原理是铝离子水解生成氢氧化铝胶体,氢氧化铝胶体具有吸附性,可以吸附水中悬浮的杂质,故D错误。‎ ‎12.某冶金厂的矿渣含有较多的Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2,现欲进行综合利用以提取氧化铝、氧化镁、氧化铁作为工业原料,其设计的工艺流程如下:‎ 已知:氧化镁与水反应生成氢氧化镁;硅酸的酸性比氢氧化铝强。饱和氯化铵溶液的pH约为5,氢氧化镁开始沉淀至沉淀完全的pH范围:9.0～12.0,氢氧化铁开始沉淀至沉淀完全的pH 范围:2.7～3.7。‎ ‎(1)写出过程Ⅱ中氧化铝发生反应的化学方程式:  ‎ ‎ 　。 ‎ ‎(2)过程Ⅲ的名称是　　　　　　,产品乙的俗名是　　　 　。 ‎ ‎(3)过程Ⅴ中所用适量的B是一种气体,B是　　　　 (填化学式),过程Ⅴ中所发生反应的离子方程式为 ‎ ‎ 　。 ‎ ‎(4)残渣甲用饱和氯化铵溶液能部分溶解的原因是  ‎ ‎  ‎ ‎  ‎ ‎(结合平衡表达式,用化学平衡理论解释)。‎ ‎(5)取适量溶液丙,加入过量盐酸并过滤除去沉淀,再用惰性电极电解滤液,一段时间后,在阴极区有沉淀生成,最后沉淀消失。电解时生成沉淀的化学方程式为  ‎ ‎ 　。 ‎ 解析:矿渣粉碎后与纯碱混合熔融,Al2O3、SiO2分别生成偏铝酸钠、硅酸钠。产品乙是红棕色固体,应是Fe2O3。根据已知信息MgO溶于水转化为Mg(OH)2,即残渣甲是Fe2O3和Mg(OH)2的混合物。用饱和氯化铵溶液溶解,Mg(OH)2转化为氯化镁,过滤后与氢氧化钠反应生成Mg(OH)2沉淀,灼烧得到MgO,产品甲是MgO。溶液丙中含有硅酸钠和偏铝酸钠,通入适量CO2,由信息提供:硅酸的酸性比Al(OH)3强,则优先生成Al(OH)3沉淀,灼烧得到氧化铝。‎ ‎(1)根据以上分析可知过程Ⅱ中氧化铝发生的反应类似SiO2与Na2CO3的反应。‎ ‎(2)Mg(OH)2和Fe2O3不溶于水,则过程Ⅲ的名称是溶解、过滤;Fe2O3的俗名是铁红。‎ ‎(3)B是CO2,加适量CO2的原因是避免生成H2SiO3混入Al(OH)3中。‎ ‎(4)氢氧化镁存在溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),氯化铵电离出的N能与OH-结合,生成一水合氨,使c(OH-)降低,则平衡右移,从而溶解氢氧化镁。‎ ‎(5)取适量溶液丙,加入过量盐酸,硅酸钠转化为硅酸沉淀,过滤除去沉淀,溶液是氯化铝溶液,用惰性电极电解氯化铝溶液,阳极氯离子放电,阴极是氢离子放电,所以电解时生成沉淀的化学方程式为2AlCl3+ 6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑+3Cl2↑。‎ 答案:(1)Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑‎ ‎(2)溶解、过滤　铁红 ‎(3)CO2　CO2+3H2O+2Al2Al(OH)3↓+C ‎(4)Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),氯化铵中N能与OH-反应,c(OH-)降低,平衡右移 ‎(5)2AlCl3+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑+3Cl2↑‎