2019-2020年人教版高三化学微专题突破训练22:金属铝、镁及其化合物【题型新颖、解析详尽、内容全面】(精选2019真题+模拟题)6份打包
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资料简介
金属钠及其化合物 突破训练(四)‎ ‎1.下列金属中,表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是(  )‎ A.K          B.Na C.Fe D.Al 解析:选D K、Na易与O2反应,A、B错误;铁易生锈,生成的Fe2O3不能保护内部金属,C错误;在空气中,Al表面形成致密的Al2O3保护层,保护内层金属不被氧化,D正确。‎ ‎2.如图所示的装置中,把X溶液逐滴滴下与Y物质反应,若X为浓硫酸,Y为第三周期金属元素中常温下与水难反应的单质,Z为品红溶液,实验中观察到Z褪色。则Y为(  )‎ A.Na B.Mg C.Al D.Mg或Al 解析:选B 实验中品红溶液褪色,说明反应中有SO2产生,因为铝在常温下遇浓硫酸钝化,而钠是活泼的金属,极易与水反应,因此该金属是镁,B项正确。‎ ‎3.某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉混合物,物质转化关系如图所示:‎ 下列说法不正确的是(  )‎ A.X为NaOH溶液,Y为盐酸 B.a→b发生的反应为AlO+H++H2O===Al(OH)3↓‎ C.b→c→Al的反应条件分别为:加热、电解 D.a、b、c既能与酸又能与碱反应 解析:选D A项,在铁粉和铝粉混合物中加入试剂X,过滤得到铁,试剂X能溶解铝不能溶解铁,X为NaOH溶液,a为NaAlO2溶液,NaAlO2‎ 和适量盐酸反应生成Al(OH)3沉淀,Y为盐酸,正确;B项,a为NaAlO2溶液,b为Al(OH)3,a→b发生的反应为AlO+H++H2O===Al(OH)3↓,正确;C项,b为Al(OH)3,Al(OH)3受热分解生成Al2O3和水,电解Al2O3生成铝和氧气,正确;D项,b为Al(OH)3,c为Al2O3,均既能与酸又能与碱反应,a为NaAlO2溶液,只能和酸反应,不能和碱反应,错误。‎ ‎4.下列气体中,镁条不能在其中燃烧的是(  )‎ A.N2          B.Cl2‎ C.CO2 D.H2‎ 解析:选D 镁条可在N2、Cl2、CO2中燃烧分别生成Mg3N2、MgCl2、MgO。‎ ‎5.某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是(  )‎ A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁条于其中探究Mg的活泼性 B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成 C.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀 D.将镁蒸气在氮气中冷却得到镁粉 解析:选B 稀释浓硫酸应该是把浓硫酸慢慢注入水中,A项错误;两者反应为Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓,因此能够观察到沉淀产生,B项正确;过滤应该用玻璃棒引流,而不是直接倒入已装好滤纸的漏斗中,C项错误;氮气与镁反应生成氮化镁,得不到镁粉,D项错误。‎ ‎6.从海水中提取镁的工艺流程如图所示:‎ 下列说法错误的是(  )‎ A.用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富 B.步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气 C.步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水 D.上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应 解析:选B 电解MgCl2时,阳极产生Cl2;加热脱水过程中Mg2+能水解生成Mg(OH)2,为防止Mg2+水解,应在HCl气体氛围中脱水;①、③、⑥分别为化合反应、复分解反应、分解反应。‎ ‎7.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2、Fe2O3等杂质)冶炼铝的主要流程如下:‎ ‎(注:SiO2碱溶时转化为铝硅酸钠沉淀)‎ 下列叙述错误的是(  )‎ A.操作Ⅰ增大NaOH溶液用量可提高Al2O3的浸取率 B.操作Ⅱ、Ⅲ为过滤,操作Ⅳ为灼烧 C.通入过量CO2的离子方程式为2AlO+CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO D.加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度 解析:选C 操作Ⅰ增大NaOH溶液用量可以使铝土矿中的Al2O3充分溶解,从而提高Al2O3的浸取率,A正确;操作Ⅱ、Ⅲ为过滤,操作Ⅱ滤去的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠,操作Ⅲ得到固体Al(OH)3,操作Ⅳ为灼烧,目的是使Al(OH)3分解成Al2O3,B正确;向NaAlO2溶液中通入过量CO2后生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3,离子方程式为AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO,C不正确;加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度,D正确。‎ ‎8.生产上用过量烧碱溶液处理某矿物(含Al2O3、MgO),过滤后得到的滤液用NaHCO3溶液处理,测得溶液pH和Al(OH)3生成的量随加入NaHCO3溶液体积的变化情况如图所示。下列说法不正确的是(  )‎ A.NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8 mol·L-1‎ B.b点与c点溶液所含粒子种类相同 C.a点溶液中存在的离子是Na+、AlO、OH-、H+‎ D.生成沉淀的离子方程式为HCO+AlO+H2O===Al(OH)3↓+CO 解析:选A 过量烧碱溶液处理后得到的滤液为NaOH、NaAlO2的混合液,加入NaHCO3溶液后发生的反应依次为:NaOH+NaHCO3===Na2CO3+H2O、NaHCO3+NaAlO2+H2O===Al(OH)3↓+Na2CO3。由图可知,加入40 mL NaHCO3溶液时沉淀量最大,此时NaAlO2刚好完全沉淀,b点与c点溶液中均含有NaAlO2,故B、D正确;由图可知,a点溶液呈碱性,其溶质为NaOH、NaAlO2,故C正确;n(NaHCO3)=n[Al(OH)3]=0.032 mol,c(NaHCO3)==1.0 mol·L-1,故A错误。‎ ‎9.化学小组为分析某铝合金组成,用足量稀硝酸将合金溶解,用NaOH溶液调pH,在pH为3.4时开始出现沉淀,在pH为5、9时分别过滤沉淀,继续滴加NaOH无沉淀析出。下列说法错误的是(  )‎ A.在pH为9时过滤所得沉淀为Cu(OH)2‎ B.该合金中还含有金属铁 C.该合金的成分为Al和Cu D.等量铝合金分别与足量的硫酸溶液或氢氧化钠溶液反应得到的氢气一样多 解析:选B 铝合金用足量稀硝酸溶解,加入NaOH调pH,在pH为3.4时开始出现沉淀,由图可知,合金中不含Fe,在pH为5时过滤出的是Al(OH)3沉淀,在pH为9时过滤出的是Cu(OH)2沉淀,继续滴加无沉淀析出,则合金中不含金属Mg。A项,在pH为9时过滤出的是Cu(OH)2沉淀,正确;B项,合金中不含Fe,错误;C项,由以上分析可知,该合金中含有Al和Cu,正确;D项,合金中只有Al与NaOH和H2SO4反应,等量的Al得到的H2一样多,正确。‎ ‎10.(2019·衡水中学一调)将15.6 g Na2O2和5.4 g Al同时放入一定量的水中,充分反应后得到200 mL溶液,再向该溶液中缓慢通入标准状况下的HCl气体6.72 L,若反应过程中溶液的体积保持不变,则下列说法正确的是(  )‎ A.标准状况下,反应过程中得到7.84 L气体 B.最终得到的溶液中c(Na+)=c(Cl-)+c(OH-)‎ C.最终得到7.8 g的沉淀 D.最终得到的溶液中c(Na+)=1.5 mol·L-1‎ 解析:选C n(Na2O2)==0.2 mol,n(Al)==0.2 mol。投入水中,首先发生反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,生成的NaOH的物质的量为0.4 mol;再发生反应2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,由反应方程式可知Al完全反应,生成NaAlO2的物质的量为0.2 mol,剩余NaOH的物质的量为0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol。n(HCl)==0.3 mol,通入HCl气体首先发生反应NaOH+HCl===NaCl+H2O,剩余HCl的物质的量为0.3 mol-0.2 mol=0.1 mol,再发生反应NaAlO2+HCl+H2O===Al(OH)3↓+NaCl,NaAlO2有剩余,HCl完全反应,生成的Al(OH)3的物质的量为0.1 mol,最终溶液中溶质为NaAlO2、NaCl。过氧化钠与水反应生成的氧气为0.2 mol×=0.1 mol,铝与氢氧化钠反应生成的氢气为0.2 mol×=0.3 mol,故反应中生成气体标准状况下的体积为(0.1 mol+0.3 mol)×22.4 L·mol-1=8.96 L,A错误;反应后溶液的溶质成分是0.3 mol NaCl和0.1 mol NaAlO2,B错误;最终生成Al(OH)3的物质的量为0.1 mol,质量为0.1 mol×78 g·mol-1=7.8 g,C正确;根据原子守恒n(Na+)=2n(Na2O2)=2×0.2 mol=0.4 mol,最终得到的溶液中c(Na+)==2 mol·L-1,D错误。‎ ‎11.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。如图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系,合理的是(  )‎ 解析:选C 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。‎ ‎12.(2019·宁夏育才中学月考)镁及其化合物在现代工业、国防建设中有着广泛的应用。回答下列问题:‎ ‎(1)单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的________,还生成少量的________。(填化学式)‎ ‎(2)CH3MgCl是一种重要的有机合成剂,其中镁的化合价为________,CH3MgCl水解时除生成甲烷外,还生成一种碱和一种盐。写出该反应的化学方程式:___________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)Mg(OH)2是常用的阻燃材料。以白云石(CaCO3、MgCO3,不考虑杂质)为原料制备Mg(OH)2和CaCO3的工艺流程如下:‎ ‎①溶解度:Ca(OH)2________(填“>”或“Mg(OH)2。②“煅烧”时称取27.6 g白云石,高温加热到质量不再变化,收集到的CO2为6.72 L(标准状况下),则CO2的物质的量为0.3 mol。由碳原子守恒可得,n(CaCO3)+n(MgCO3)=0.3 mol,100 g·mol-1×n(CaCO3)+84 g·‎ mol-1×n(MgCO3)=27.6 g,解得n(CaCO3)=0.15 mol,n(MgCO3)=0.15 mol,若工艺中不考虑Ca、Mg损失,则Mg(OH)2的质量为58 g·mol-1×0.15 mol=8.7 g、CaCO3的质量为100 g·mol-1×0.15 mol=15 g。‎ 答案:(1)MgO Mg3N2 (2)+2‎ ‎2CH3MgCl+2H2O===2CH4↑+MgCl2+Mg(OH)2‎ ‎(3)①> ②8.7 g 15 g ‎13.以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下:‎ ‎(1)焙烧过程均会产生SO2,用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为___________。‎ ‎(2)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧,其硫去除率随温度变化曲线如图所示。‎ 已知:多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃‎ 硫去除率=×100%‎ ‎①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于________。‎ ‎②700 ℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低,其主要原因是____________________________________。‎ ‎(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由________(填化学式)转化为________(填化学式)。‎ ‎(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=________。‎ 解析:(1)NaOH吸收过量SO2的离子方程式为SO2+OH-===HSO。(2)①由已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃,不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于杂质FeS2。②700 ℃焙烧时,FeS2中的硫元素生成SO2,添加CaO后,SO2会与CaO、O2反应生成CaSO4而留在矿粉中。(3)用NaOH溶液碱浸后,Al2O3、SiO2溶解,转化为NaAlO2和Na2SiO3,通入过量CO2后,NaAlO2与CO2、H2O反应转化为Al(OH)3。(4)Fe2O3与FeS2在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,发生反应的化学方程式配平为16Fe2O3+FeS211Fe3O4+2SO2↑,可得关系式FeS2~16Fe2O3,则理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=1∶16。‎ 答案:(1)SO2+OH-===HSO ‎(2)①FeS2 ②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中 ‎(3)NaAlO2 Al(OH)3 (4)1∶16‎ ‎14.把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16 g白色沉淀,在所得的浊液中逐滴加入1 mol/L HCl溶液,加入HCl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如图所示,试回答:‎ ‎(1)A点的沉淀物的化学式为__________;B点的沉淀物的化学式为____________________。‎ ‎(2)原混合物中MgCl2的质量是__________g,AlCl3的质量是__________g,NaOH的质量是________g。‎ ‎(3)Q点HCl溶液加入量是__________mL。‎ 解析 (1)因为在浊液中加入HCl溶液至10 mL,沉淀质量一直为1.16 g,说明浊液显碱性,Al元素以AlO形式存在,继续加入HCl溶液,AlO转变为Al(OH)3沉淀,加至30 mL时, AlO全部转变为Al(OH)3,所以在A点的沉淀物为Mg(OH)2,在A点至B点间,沉淀物为Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物。当加入HCl溶液超过30 mL时,Mg(OH)2和Al(OH)3同时溶解。‎ ‎(2)原混合物中:‎ m(MgCl2)=×95 g/mol=1.90 g,‎ 又AlCl3~AlO~HCl n(AlCl3)=1 mol/L×(30-10)×10-3 L=0.02 mol m(AlCl3)=0.02 mol×133.5 g/mol=2.67 g。‎ ‎①浊液中存在的NaOH的物质的量为:‎ NaOH + HCl===NaCl+H2O ‎0.01 mol  1×0.01 mol ‎②MgCl2消耗的NaOH的物质的量为:‎ MgCl2~2NaOH ×2=0.04 mol ‎③AlCl3消耗的NaOH的物质的量为:‎ Al3+~4NaOH~AlO ‎0.02 mol×4=0.08 mol NaOH的总质量为:‎ ‎(0.01 mol+0.04 mol+0.08 mol)×40 g/mol=5.20 g ‎(3)从B点开始,Al(OH)3―→AlCl3消耗的HCl的物质的量为:0.02 mol×3=0.06 mol Mg(OH)2―→MgCl2消耗的HCl的物质的量为:‎ ‎0.02 mol×2=0.04 mol 所消耗HCl溶液的体积为:‎ ×1 000 mL/L=100 mL Q点HCl溶液的总体积为:30 mL+100 mL=130 mL。‎ 答案 (1)Mg(OH)2 Mg(OH)2和 Al(OH)3‎ ‎(2)1.90 2.67 5.20 (3)130‎ ‎15.某混合物A,含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3,在一定条件下可实现下列物质之间的转化:‎ 据此回答下列问题:‎ ‎(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中分离溶液和沉淀采用的相同的操作是__________。‎ ‎(2)写出下列B、C、D、E所含物质的化学式:固体B____________________;沉淀C____________________;沉淀D______________;溶液E________________。‎ ‎(3)写出①②③④四个反应的化学方程式或离子方程式。‎ ‎①___________________________________________________;‎ ‎②___________________________________________________;‎ ‎③___________________________________________________;‎ ‎④___________________________________________________。‎ 解析 由混合物A的成分可知制取固体B的流程为 其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中共同的操作为过滤。‎ 答案 (1)过滤 ‎(2)Al2O3 Al2O3和Fe2O3 Fe2O3 K2SO4和(NH4)2SO4‎ ‎(3)①Al2O3+2OH-===2AlO+H2O ‎②Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH ‎③AlO+H++H2O===Al(OH)3↓‎ ‎④2Al(OH)3Al2O3+3H2O ‎16.利用废铝箔(主要成分为Al、含少量的Fe、Si等)既可制取有机合成催化剂AlBr3又可制取净水剂硫酸铝晶体[A12(SO4)3·18H2O]。‎ 甲 Ⅰ.实验室制取无色的无水AlBr3(熔点为97.5 ℃,沸点为263.3~265 ℃)可用甲图所示装置,主要实验步骤如下:‎ 步骤1:将铝箔剪碎,用CCl4浸泡片刻,干燥,然后投入到烧瓶6中。‎ 步骤2:从导管口7导入氮气,同时打开导管口1和4,一段时间后关闭导管口7和1;导管口4接装有P2O5的干燥管。‎ 步骤3:从滴液漏斗滴入一定量的液溴于烧瓶6中,并保证烧瓶6中铝过剩。‎ 步骤4:加热烧瓶6,回流一定时间。‎ 步骤5:将氮气的流动方向改为从导管口4到导管口1。将装有P2O5的干燥管与导管口1连接,将烧瓶6加热至270 ℃左右,使溴化铝蒸馏进入收集器2。‎ 步骤6:蒸馏完毕时,在继续通入氮气的情况下,将收集器2从3处拆下,并立即封闭3处。‎ ‎(1)步骤1中,铝箔用CCl4浸泡的目的是_______________________。‎ ‎(2)步骤2操作中,通氮气的目的是____________________________。‎ ‎(3)步骤3中,该实验要保证烧瓶中铝箔过剩,其目的是__________。‎ ‎(4)步骤4依据何种现象判断可以停止回流操作__________________。‎ ‎(5)步骤5需打开导管口1和4,并从4通入N2的目的是__________。‎ Ⅱ.某课外小组的同学拟用废铝箔制取硫酸铝晶体,已知铝的物种类别与溶液pH关系如乙图所示。‎ 乙 实验中可选用的试剂:①处理过的铝箔;②2.0 mol·L-1硫酸;③2.0 mol·L-1 NaOH溶液。‎ ‎(6)由铝箔制备硫酸铝晶体的实验步骤依次为:‎ ‎①称取一定质量的铝箔于烧杯中,分次加入2.0 mol·L-1 NaOH溶液,加热至不再产生气泡为止。‎ ‎②过滤。‎ ‎③_____________________________________________________。‎ ‎④过滤、洗涤。‎ ‎⑤_____________________________________________________。‎ ‎⑥蒸发浓缩。‎ ‎⑦冷却结晶。‎ ‎⑧过滤、洗涤、干燥。‎ 解析:(1)步骤1中,铝箔用CCl4浸泡的目的是除去铝箔表面的油污,因油污易溶于有机溶剂。(2)步骤2操作中,通氮气的目的是排除含水蒸气的空气,因为该实验的目的是制备无水AlBr3。(3)步骤3中,该实验要保证烧瓶中铝箔过剩,因为溴易挥发,若溴过量,则易混入AlBr3中,造成AlBr3不纯,所以使Al过量,溴消耗完。(4)当溴消耗完时,反应停止,此时可以停止回流操作,则5的管中回流液呈无色或烧瓶6中物质呈无色。(5)步骤5的目的是使产品进入收集器2中,所以步骤5需打开导管口1和4,并从4通入N2,目的是使AlBr3蒸气进入装置2中并冷凝。(6)③根据图乙可知,氢氧化铝沉淀的最佳pH在4~10之间,所以向滤液中加2.0 mol·L-1硫酸,在不断搅拌下调到pH为4~10,使之产生氢氧化铝沉淀。⑤‎ 将得到的氢氧化铝沉淀过滤、洗涤后,再向沉淀中不断加入2.0 mol/L硫酸,至恰好溶解,此时得到硫酸铝溶液,再蒸发浓缩、冷却结晶可以得到硫酸铝晶体。‎ 答案:(1)除去铝箔表面的油脂等有机物 ‎(2)排出装置中含水蒸气的空气 ‎(3)保证液溴完全反应,防止溴过量混入AlBr3中 ‎(4)5的管中回流液呈无色(或烧瓶6中物质呈无色)‎ ‎(5)将AlBr3蒸气导入装置2中并冷凝 ‎(6)③滤液用2.0 mol/L硫酸在不断搅拌下调到pH为4~10‎ ‎⑤沉淀中不断加入2.0 mol/L硫酸,至恰好溶解

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