金属铝、镁及其化合物突破训练（一）.doc

金属钠及其化合物 突破训练（一）‎ ‎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。下列有关镁和铝的说法正确的是 (　　)‎ A.镁的金属性比铝弱 B.镁和铝的氧化物都可以与盐酸反应 C.镁和铝原子的最外层电子数都为3‎ D.镁和铝的氧化物都可以与氢氧化钠溶液反应 ‎[解析] A项,镁的金属性比铝强,错误;B项,镁和铝的氧化物都可以与盐酸反应,正确;C项,镁和铝原子的最外层电子数分别是2和3,错误;D项,氧化铝是两性氧化物,可以与氢氧化钠溶液反应,氧化镁是碱性氧化物,与氢氧化钠溶液不反应,错误。‎ ‎2.下列离子方程式不正确的是 (　　)‎ A.铝片碱洗时常有气泡:2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑‎ B.AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液:Al3++4OH-Al+2H2O C.Al2O3溶于稀氨水:Al2O3+2OH-2Al+H2O D.实验室用铝盐制Al(OH)3:Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N ‎[解析] 氨水为弱碱,不能溶解Al2O3,二者不反应,故C项错误。‎ ‎3.欲将含有Mg2+、Al3+的混合溶液中的Mg2+沉淀出来,下列措施可行的是 (　　)‎ A.向混合溶液中加入过量的铝粉 B.向混合溶液中加入过量的盐酸 C.向混合溶液中加入过量的氨水 D.向混合溶液中加入过量的氢氧化钠溶液 ‎[解析] A项,向混合溶液中加入过量的铝粉,不发生反应,不能将Mg2+沉淀出来,错误;B项,向混合溶液中加入过量的盐酸,不发生反应,不能将Mg2+沉淀出来,错误;C项,向混合溶液中加入过量的氨水,两种离子均转化为沉淀,错误;D项,向混合溶液中加入过量的氢氧化钠溶液,生成的氢氧化铝能溶解在强碱中,而氢氧化镁不能溶解,从而可将Mg2+沉淀出来,正确。‎ ‎4.将等物质的量的镁和铝混合,取等质量该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是 (　　)‎ A.3 mol·L-1 HCl B.4 mol·L-1 HNO3‎ C.8 mol·L-1 NaOH D.18 mol·L-1 H2SO4‎ ‎[解析] 在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2;加入NaOH溶液,只有Al与之反应生成H2,而镁不反应;加入盐酸,镁、铝都与盐酸反应生成H2,所以放出H2的量最多。‎ ‎5.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。图K11-1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 (　　)‎ 图K11-1‎ ‎[解析] 解答本题时应特别注意,难溶物的Ksp越小, 在溶液中越易形成沉淀;Al(OH)3能溶于过量的NaOH溶液。由于Al(OH)3的Ksp比Fe(OH)3的Ksp大,故在混合液中加入NaOH溶液时,先生成Fe(OH)3沉淀,而不生成Al(OH)3沉淀,当Fe(NO3)3反应完全后再生成Al(OH)3沉淀,继续加入NaOH溶液,Al(OH)3‎ 沉淀又溶解,故只有C图像符合题意。‎ ‎6．将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1 mol·L－1的稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是(　　)‎ 解析：选C　滴加盐酸先发生反应：OH－＋H＋===H2O，再发生反应：CO＋H＋===HCO，最后发生反应：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，故B错误；因n(OH－)＝n(CO)＝0.01 mol，故加入0.02 mol HCl后开始有气体生成，且生成CO2的物质的量n(CO2)＝n(CO)＝0.01 mol，故C正确，A、D错误。‎ ‎7．现有AlCl3和MgSO4混合溶液，向其中不断加入NaOH溶液，得到沉淀的量与加入NaOH溶液的体积如图所示。原溶液中Cl－与SO的物质的量之比为(　　)‎ A．1∶3 B．2∶3‎ C．6∶1 D．3∶1‎ 解析：选C　OA上升的直线表示Al(OH)3和Mg(OH)2沉淀的生成，AB下降的直线表示Al(OH)3沉淀溶解，B点表示Al(OH)3完全溶解。AB段完全溶解Al(OH)3消耗NaOH 0.1 L，则Al3＋生成Al(OH)3消耗NaOH 0.3 L，沉淀Mg2＋消耗NaOH 0.1 L，因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)＝2∶1，所以，n(Cl－)∶n(SO)＝6∶1。‎ ‎8.向一定量的AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液，生成沉淀Al(OH)3的量随NaOH加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是(　　)‎ A．a点对应的溶液中：K＋、NH、I－、CO B．b点对应的溶液中：Na＋、SO、S2－、Cl－‎ C．c点对应的溶液中：NH、H＋、NO、SO D．d点对应的溶液中：Na＋、K＋、SO、HCO 解析：选B　a点时溶液中溶质为AlCl3和NaCl，CO与Al3＋会发生相互促进的水解反应而不能大量共存，A项错误；b点时溶液中溶质为NaCl，Na＋、SO、S2－、Cl－之间不反应，可以大量共存，B项正确；c点溶液中溶质为NaAlO2，H＋与AlO反应而不能大量共存，NH与AlO会发生相互促进的水解反应也不能大量共存，C项错误；d点时NaOH溶液过量，HCO与OH－、AlO在溶液中不能大量共存，D项错误。‎ ‎9．某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种。‎ 阴离子 CO、SiO、AlO、Cl－‎ 阳离子 Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、NH、Na＋‎ 现取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量(n)与加入试剂Y体积(V)的关系如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．若Y是盐酸，则Oa段转化为沉淀的离子(上表中，下同)只有AlO B．若Y是盐酸，则溶液中可能含有的阳离子是Al3＋‎ C．若Y是NaOH溶液，则bc段反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O D．若Y是NaOH溶液，则X溶液中只存在四种离子，是Al3＋、Fe3＋、NH、Cl－‎ 解析：选C　沉淀部分溶解，若Y是盐酸，则Oa段发生的反应为H＋＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓，2H＋＋SiO===H2SiO3↓，故转化为沉淀的离子为AlO、SiO ‎，因为溶液中含有AlO，Al3＋与AlO不能共存，故不可能含有Al3＋，A、B两项错误；若Y是NaOH溶液，则b点生成的沉淀中有Mg(OH)2、Al(OH)3，在OH－过量情况下，只有Al(OH)3与其继续反应，方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，C正确；因X为无色稀溶液，Fe3＋为棕黄色，故不可能含有Fe3＋，D错误。‎ ‎10．用稀硫酸、NaOH溶液、Al为原料制取Al(OH)3，甲、乙、丙3位同学分别用如下3种不同的途径：‎ 甲：AlAl2(SO4)3Al(OH)3‎ 乙：AlNaAlO2Al(OH)3‎ 丙：Al(OH)3‎ 制得等量的Al(OH)3，下列结论正确的是(　　)‎ A．甲用原料最少 B．乙用原料最少 C．丙用原料最少 D．三人所用原料的量相同 解析：假设均制取1 mol Al(OH)3，甲用1.5 mol H2SO4和3 mol NaOH；乙用1 mol NaOH和0.5 mol H2SO4；丙用3/8 mol H2SO4和0.75 mol NaOH。‎ ‎11．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3·xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料，提取时操作过程如图所示，图中操作错误的是(　　)‎ A．④⑤ B．③④‎ C．②⑤ D．①②‎ 解析：选A　由流程图可知，反应③得到的滤液为NaAlO2溶液，加入过量盐酸后得到AlCl3而不是Al(OH)3沉淀，应通入过量CO2，操作④错误；Al(OH)3‎ 在常温干燥条件下并不发生分解，故操作⑤需要加热，⑤错误。‎ ‎12．向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液至过量，加入Ba(OH)2溶液的体积和所得沉淀的物质的量的关系如图，下列说法不正确的是(　　)‎ A．图中C点铝元素存在形式是AlO B．向D点溶液中通入CO2气体，立即产生白色沉淀 C．原混合溶液中c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2‎ D．OA段反应的离子方程式为2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋8OH－===2AlO＋3BaSO4↓＋4H2O 解析：选D　C点为BaSO4沉淀，其物质的量为3 mol，此时铝元素以AlO的形式存在，A正确；D点溶液溶质为Ba(AlO2)2，通入CO2气体，立即产生BaCO3和Al(OH)3沉淀，B正确；B点为Al(OH)3和BaSO4沉淀，此时Al(OH)3的物质的量为7 mol－3 mol＝4 mol，故原混合液中有1 mol Al2(SO4)3，AlCl3物质的量为4 mol－1 mol×2＝2 mol，即c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2，C正确；OA段反应的离子方程式为2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===3BaSO4↓＋2Al(OH)3↓，D错误。‎ ‎13.某铝土矿中主要含有Al2O3、Al(OH)3、AlO(OH),还含有Fe2O3等杂质。利用拜耳法生产氧化铝的流程如图K11-5所示:‎ 图K11-5‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)粉碎后的铝土矿碱浸时应在较高温度下进行,其目的是　　　　　。 ‎ ‎(2)AlO(OH)与NaOH溶液反应的化学方程式为　　　　　。 ‎ ‎(3)在稀释、结晶过程中,稀释的目的是  　; ‎ 加Al(OH)3晶核的目的是促进Al(OH)3的析出。上述“稀释、结晶”工艺,也可用通入足量的　　　气体的方法来代替。 ‎ ‎(4)浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质,该杂质可通过苛化反应除去,写出苛化反应的化学方程式:  　。 ‎ ‎(5)该生产流程能实现　　　　(填化学式)的循环利用。 ‎ ‎【答案】(1)加快反应速率 ‎(2)AlO(OH)+NaOHNaAlO2+H2O ‎(3)促进Al的水解　CO2‎ ‎(4)Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH ‎(5)NaOH ‎[解析] (1)粉碎后的铝土矿碱浸时应在较高温度下进行,是因为温度越高,反应速率越快。‎ ‎(3)Al在溶液中会发生水解:Al+2H2OAl(OH)3+OH-,依据越稀越水解,可知加水稀释是为了促进Al的水解。‎ ‎(4)浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质,杂质是碳酸钠,碳酸钠与氢氧化钙反应生成苛性钠,从而除去碳酸根离子,化学方程式为Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH。‎ ‎(5)后续反应中又生成氢氧化钠,而开始时是用氢氧化钠溶液溶解铝土矿,故该生产流程能实现循环利用的是NaOH。‎ ‎14.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:‎ 图K11-6‎ ‎(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃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”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+3H2OAl(OH)3+NH3↑　加快AlN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 ‎[解析] (1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则A为NH3,即AlN发生了水解生成NH3和Al(OH)3。“水解”采用90 ℃可以加快AlN水解反应速率,降低NH3在水中的溶解度,促使NH3逸出。(2)“酸溶”时,Al2O3与酸反应生成铝盐。(3)“氧化”时,Fe2+与ClO-发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe2++2H++ClO-2Fe3++Cl-+H2O。(4)“酸溶”“氧化”后溶液中含有的金属阳离子为Al3+、Fe3+,加入纯碱调节pH使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀,过滤后废渣为Fe(OH)3。(5)直接蒸发时Al(OH)2Cl会水解生成Al(OH)3。‎ ‎15．(2019·江西第一次联考)如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。‎ 回答有关问题：‎ ‎(1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是________________________________。‎ ‎(2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是________________________和____________________。‎ ‎(3)沉淀混合物为_________和_________(填化学式)。‎ ‎(4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________(填字母)。‎ A．电解法 B．氧气还原法 C．碳还原法 D．分解法 解析：(1)粉碎菱镁矿，增大反应物的接触面积，提高酸浸速率。‎ ‎(2)通入Cl2是为了将Fe2＋(或FeCl2)氧化为Fe3＋(或FeCl3)，工业上不用HNO3是因为HNO3会产生污染性气体NOx，也会引入杂质离子NO。‎ ‎(3)氧化池中存在Al3＋、Fe3＋、H＋，所以加入MgO后与H＋反应使溶液碱性增强，Al3＋和Fe3＋转化为Al(OH)3和Fe(OH)3，故沉淀池中的沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3。‎ ‎(4)金属镁比较活泼，一般采用电解熔融MgCl2的方法进行冶炼。‎ 答案：(1)提高酸浸速率　(2)Fe2＋(或FeCl2)　会产生污染性气体NOx　会引入杂质离子NO ‎(3)Al(OH)3　Fe(OH)3　(4)A ‎16．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Mg(OH)2Mg B．海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg C．海水Mg(OH)2MgOMg D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg 解析：选D　从经济效益上看，用石灰乳沉淀Mg2＋比用NaOH成本低，电解MgCl2比电解MgO成本低。‎ ‎17．某同学将光亮的镁条放入盛有NH4‎ Cl溶液的试管中，有大量气泡产生。为探究该反应原理，该同学做了以下实验并观察到相关现象，由此得出的结论不合理的是(　　)‎ 选项 实验及现象 结论 A 将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝 反应中有NH3产生 B 收集产生的气体并点燃，火焰呈淡蓝色 反应中有H2产生 C 收集气体的同时测得溶液的pH为8.6‎ 弱碱性溶液中Mg也可被氧化 D 将光亮的镁条放入pH为8.6的NaOH溶液中有气泡产生 弱碱性溶液中OH－氧化了Mg 解析：选D　A项，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体只有NH3。B项，由于NH4Cl溶液水解后显酸性，故产生的气体中含有H2。C项，pH＝8.6的溶液显碱性，故弱碱性溶液中Mg可被氧化。D项，溶液中有气泡产生，生成的气体是H2，是H＋将Mg氧化而不是OH－将其氧化。‎ ‎17.Mg3N2是一种工业上应用非常广泛的离子化合物，呈微黄色，遇水发生水解反应，须密封保存。某化学兴趣小组利用图甲装置制取氮气，并用氮气制备Mg3N2。‎ ‎(1)指出装置A中仪器a和b的名称分别是________、________。‎ ‎(2)已知饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠溶液混合加热可制备氮气。写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(3)装置D中所装的试剂名称是____________________‎ ‎____，装置G的作用是_____________________________________________________；实验开始时，需要排出装置内的空气，为了达到此目的，在装置C中盛放了酸性氯化亚铁溶液，该装置中发生反应的离子方程式为________________________________________________________。C、D装置________(填“能”或“不能”)对调。‎ ‎(4)实验结束后，取装置E的硬质玻璃管中的少量固体于试管中，加少量蒸馏水，把润湿的红色石蕊试纸放在试管口，观察实验现象，该操作的目的是________________________‎ ‎___________________________________________________________________；再弃去上层清液，加入盐酸，观察是否有气泡产生，该操作的目的是________________________________。‎ ‎(5)写出E装置中反应的化学方程式：___________________________________________。‎ 解析　(1)a的名称是分液漏斗，b的名称是圆底烧瓶。(2)饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠溶液混合加热生成氮气、氯化钠和水，反应的化学方程式为：NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O。(3)装置内有空气，利用装置C除去氧气、装置D干燥氮气，防止对E装置的反应产生影响；C、D对调后无法除去水蒸气。(4)加入少量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，可闻到刺激性氨味，把湿润的红色石蕊试纸放在管口，试纸变蓝，证明产物中含有氮化镁；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。(5)Mg与N2在高温条件下反应生成离子化合物Mg3N2。‎ 答案:(1)分液漏斗　圆底烧瓶 ‎(2)NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O ‎(3)浓硫酸　防止空气中的氧气及水蒸气进入装置E　4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　不能 ‎(4)证明产物中是否有Mg3N2生成　证明产物中是否含有未反应的镁　‎ ‎(5)3Mg＋N2Mg3N2‎ ‎18．向盛有10 mL 1 mol·L－1 NH4Al(SO4)2 溶液的烧杯中滴加1 mol·L－1 NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积变化示意图如下：‎ ‎(1)写出m点反应的离子方程式： ________________________________________。‎ ‎(2)若在NH4Al(SO4)2溶液中改加20 mL 1.2 mol·L－1 Ba(OH)2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为________ mol。‎ 解析：(1)向NH4Al(SO4)2溶液中加入NaOH溶液，由图像分析，先发生Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，之后是NH＋OH－===NH3·H2O，最后是沉淀的溶解Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，故m点的离子方程式为NH＋OH－===NH3·H2O。‎ ‎(2)因NH4Al(SO4)2的物质的量为0.01 L×1 mol·L－1＝0.01 mol，Ba(OH)2的物质的量为0.02 L×1.2 mol·L－1＝0.024 mol，产生沉淀的反应有两类，一是SO＋Ba2＋===BaSO4↓，n(SO)＝0.01 mol×2＝0.02 mol，0.02 mol