1、1第 2 讲 镁、铝及其化合物A 组 基础题组1.(2019 湖南邵阳模拟)下列各组混合物,使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是( )A.氧化镁中混有氧化铝B.氯化铝溶液中混有氯化铁C.氧化铁中混有二氧化硅D.氯化亚铁溶液中混有氯化铜答案 D A 项, ;B 项, ;C 项, 。2.(2018 湖北武汉模拟)镁、铝性质相似,下表中对两者的对比不正确的是( )选项反应 铝 镁A与非金属单质反应能被 Cl2、O 2氧化 能与 N2、O 2反应B 与水反应 能与沸水反应 反应很困难C 与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应D与某些氧化物反应能与Fe2O3、MnO 2、Cr 2O3等金属氧化物发生铝热
2、反应能在 CO2中燃烧答案 B 镁的金属性强于铝,铝与水反应很困难,镁能与沸水反应。3.铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法中错误的是( )铝土矿 a b c d AlA.、中除加试剂外,还需要进行过滤操作2B.a、b 中铝元素的化合价相同C.中需要通入过量的氨气D.进行的操作是加热,而且 d 一定是氧化铝答案 C 铝土矿中加入盐酸生成 Al3+和 Fe3+,二氧化硅不溶于盐酸,所以要过滤,分离出二氧化硅;滤液中加过量 NaOH 溶液,Al 3+转化为 Al ,Fe3+转化为 Fe(OH)3沉淀,过滤除去 Fe(OH)3沉淀,向滤液中通入
3、O-2过量的二氧化碳,会生成 Al(OH)3沉淀,Al(OH) 3受热分解生成 Al2O3,最后电解熔融的 Al2O3生成 Al。A 项,由以上分析可知、中除加试剂外,还需要进行过滤操作,故正确;B 项,Al 3+、Al 中铝元素的化合价O-2均为+3 价,故正确;C 项,中需要把 Al 转化为 Al(OH)3沉淀,要通入过量的二氧化碳:Al +CO2+2H2OO-2 O-2Al(OH)3+HC ,故错误;D 项,根据上述分析可知中 Al(OH)3受热分解生成 Al2O3,故正确。O-34.在某无色溶液中缓慢地滴入 NaOH 溶液直至过量,产生沉淀的质量与加入的 NaOH 溶液体积的关系如图所
4、示,由此确定,原溶液中含有的阳离子是( )A.Mg2+、Al 3+、Ba 2+ B.H +、Mg 2+、Al 3+C.H+、Cu 2+、Al 3+ D.只有 Mg2+、Al 3+答案 B Mg 2+、Al 3+遇氢氧化钠立即产生沉淀,与第一阶段无沉淀不符合,A 项错误;B 项,水溶液中一定含有氢离子,加入氢氧化钠没有沉淀产生,继续加入氢氧化钠溶液产生沉淀,达最大值,符合第二阶段沉淀量逐渐增加,第三阶段有部分沉淀能和氢氧化钠继续反应,说明部分沉淀是氢氧化铝,原溶液中一定含有铝离子,第四阶段沉淀的量不再随着氢氧化钠量的增多而增加,说明一定有一种沉淀和氢氧化钠不反应,可推知该沉淀是氢氧化镁,原溶液中
5、一定含有镁离子,说明溶液中有 H+、Al 3+和 Mg2+,B 项正确;Cu 2+在水溶液中呈蓝色,题干中溶液是无色,C 项错误;Mg 2+、Al 3+遇氢氧化钠立即产生沉淀,与第一阶段无沉淀不符合,D 项错误。5.(2018 陕西西安高三期末)已知 Al2H6燃烧热极高,是一种很好的生氢剂,它跟水反应生成 H2,球棍模型如图所示(白球为 Al,黑球为 H)。下列推测肯定不正确的是( )3A.该物质与水反应,属于氧化还原反应B.Al2H6分子中 H 为+1 价,Al 为-3 价C.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水D.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料答案 B 在化合物中电负
6、性大的元素显负价,电负性小的元素显正价,氢元素的电负性大于铝元素,氢铝化合物中铝元素显+3 价,氢元素显-1 价,B 项错误。6.将 100 mL 3 mol L-1的 NaOH 溶液与 100 mL 1 mol L-1的 AlCl3溶液,按下列两种方法混合:将NaOH 溶液逐滴加入 AlCl3溶液中,边加边振荡 将 AlCl3溶液逐滴加入 NaOH 溶液中,边加边振荡。对上述实验所得出的结论正确的是( )A.现象相同,沉淀量相同B.现象相同,沉淀量不相同C.现象不相同,沉淀量相同D.现象不相同,沉淀量不相同答案 C 100 mL 3 mol L -1NaOH 溶液中 n(NaOH)=0.3
7、mol,100 mL 1 mol L-1的 AlCl3溶液中n(AlCl3)=0.1 mol,则将 NaOH 溶液逐滴加入 AlCl3溶液中,发生反应:Al 3+3OH- Al(OH)3,现象为观察到白色沉淀;将 AlCl3溶液逐滴加入 NaOH 溶液中,发生反应:Al 3+4OH- Al +2H2O,Al3+3AlO-2+6H2O 4Al(OH)3,先没有沉淀后出现沉淀,所以二者现象不同,由于 AlCl3最后全部转化为 Al(OH)O-23,沉淀量相等,故选 C。7.(2018 福建莆田第六中学期中)向含 Na2CO3、NaAlO 2的混合溶液中逐滴加入 150 mL 1 molL-1 HC
8、l 溶液,测得溶液中的某几种离子物质的量的变化如图所示,则下列说法中不正确的是( )A.a 曲线表示的离子方程式为 Al +H+H2O Al(OH)3O-2B.b 和 c 曲线表示的离子反应是相同的C.M 点时,溶液中沉淀的质量为 3.9 gD.原混合溶液中的 C 与 Al 的物质的量之比为 12O2-3 O-24答案 D Na 2CO3、NaAlO 2的混合溶液中加入 HCl 溶液,先发生反应:Al +H+H2O Al(OH)3,a 曲线O-2表示 Al 减少,Al 反应完毕,发生反应:C +H+ HC ,b 曲线表示 C 减少,c 曲线表示 HCO-2 O-2 O2-3 O-3 O2-3增
9、加,C 反应完毕,发生反应:HC +H+ CO2+H 2O,d 曲线表示 HC 减少,此阶段 Al(OH)3不O-3 O2-3 O-3 O-3参与反应,A、B 项正确;加入盐酸 50 mL 时 NaAlO2中铝元素全部转化为氢氧化铝沉淀,加 50 mL 盐酸之后 C 反应,氢氧化铝沉淀不溶解,则 M 点沉淀的质量和加入盐酸 50 mL 时沉淀的质量相同,由O2-3NaAlO2+HCl+H2O NaCl+Al(OH)3知,nAl(OH) 3=n(NaAlO2)=n(HCl)=0.05 mol,mAl(OH)3=0.05 mol78 gmol-1=3.9 g,C 项正确;Al 与 C 消耗的盐酸的
10、体积都是 50 mL,所以消耗的氯化氢的O-2 O2-3物质的量相等,依据反应 Al +H+H2O Al(OH)3、C +H+ HC 可知 C 与 Al 的物质O-2 O2-3 O-3 O2-3 O-2的量之比为 11,但 Al 与 C 都能水解,水解程度不同导致无法判断溶液中 C 与 Al 的物质O-2 O2-3 O2-3 O-2的量之比,D 项错误。8.A、B、C、D、E 五种化合物均含有某种短周期常见元素,它们的转化关系如图所示,其中 A 的溶液为澄清溶液,C 为难溶的白色固体,E 易溶于水,取 A 的溶液灼烧,焰色反应呈浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。(1)写出化学式:A ,B ,C ,D
11、,E 。 (2)写出下列反应的离子方程式:AB: ; AD: 。 答案 (1)KAlO 2 Al(OH) 3 Al 2O3 AlCl 3 NaAlO 2(2)Al +2H2O+CO2 Al(OH)3+HC Al +4H+ Al3+2H2OO-2 O-3 O-2解析 在短周期元素形成的化合物中,既能与盐酸反应,又能与 NaOH 溶液反应的物质必为两性物质,又因为 B 受热时转化为 C,故可知 C 为 Al2O3,B 为 Al(OH)3,由此推出 D 是 AlCl3,E 为 NaAlO2;A 与过量 CO2反应生成 Al(OH)3,且 A 的溶液的焰色反应呈浅紫色,则 A 为 KAlO2。9.镁是
12、海水中含量较多的金属,镁、镁合金及镁的化合物在科学研究和工业生产中用途非常广泛。(1)Mg2Ni 是一种储氢合金,已知:Mg(s)+H 2(g) MgH2(s) H 1=-74.5 kJmol-15Mg 2Ni(s)+2H2(g) Mg2NiH4(s) H 2=-64.4 kJmol-1Mg 2Ni(s)+2MgH2(s) 2Mg(s)+Mg2NiH4(s) H 3则 H 3= kJmol -1。 (2)工业上可用电解熔融的无水氯化镁获得镁。其中氯化镁脱水是关键工艺之一,一种正在实验的氯化镁晶体脱水的方法是先将 MgCl26H2O 转化为 MgCl2NH4ClnNH3(铵镁复盐),然后在 70
13、0 脱氨得到无水氯化镁,脱氨反应的化学方程式为 ; 电解熔融氯化镁,阴极的电极反应式为 。 (3)储氢材料 Mg(AlH4)2在 110200 的反应为 Mg(AlH4)2 MgH2+2Al+3H2,每生成 27 g Al 转移电子的物质的量为 。 答案 (1)+84.6(2)MgCl2NH4ClnNH3 MgCl2+(n+1)NH3+HCl Mg 2+2e- Mg(3)3 mol解析 (1)运用盖斯定律将-2,得 Mg2Ni(s)+2MgH2(s) 2Mg(s)+Mg2NiH4(s) H 3=+84.6 kJmol-1。(2)“NH 4Cl”在加热时会分解生成 NH3和 HCl。(3)Mg(
14、AlH 4)2中 Al 为+3 价,当生成 1 mol Al时,转移 3 mol 电子。10.(2017 江苏单科,16,12 分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为 Al2O3,含 SiO2和 Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:注:SiO 2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为 。 (2)向“过滤”所得滤液中加入 NaHCO3溶液,溶液的 pH (填“增大”“不变”或“减小”)。(3)“电解”是电解熔融 Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是 。 6(4)“电解”是电解 Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为
15、,阴极产生的物质 A 的化学式为 。 (5)铝粉在 1 000 时可与 N2反应制备 AlN。在铝粉中添加少量 NH4Cl 固体并充分混合,有利于 AlN 的制备,其主要原因是 。 答案 (1)Al 2O3+2OH- 2Al +H2OO-2(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的 O2氧化(4)4C +2H2O-4e- 4HC +O2 H 2O2-3 O-3(5)NH4Cl 分解产生的 HCl 能够破坏 Al 表面的 Al2O3薄膜解析 (1)Al 2O3是两性氧化物,能与强碱溶液反应生成 Al 和 H2O。O-2(2)“碱溶”时,NaOH 溶液应过量,则在“过滤”所得滤液中一定含有过量的 Na
16、OH,当加入 NaHCO3溶液时,HC +OH- C +H2O,使 c(OH-)减小,故 pH 减小。O-3 O2-3(3)电解熔融 Al2O3时,阳极反应式为:2O 2-4e- O2,O 2会与石墨发生化学反应,从而消耗石墨。(4)阳极应是 H2O 电离出的 OH-放电,生成 O2和 H+,在 Na2CO3溶液充足的条件下,H +与 C 反应生成 HCO2-3,故阳极的电极反应式为:4C +2H2O-4e- 4HC +O2;阴极的电极反应式为:4H 2O+4e- O-3 O2-3 O-32H2+4OH -,所以物质 A 为 H2。(5)铝粉表面有 Al2O3薄膜,阻碍反应的进行,而添加少量
17、NH4Cl 固体,NH 4Cl 分解生成的 HCl 能与 Al2O3反应,破坏 Al2O3薄膜,有利于 Al 和 N2反应。B 组 提升题组11.(2018 安徽皖江名校联盟联考)向物质的量浓度均为 1 molL-1的 HCl、AlCl 3、MgCl 2、NH 4Cl 混合溶液中逐滴加入 1 molL-1的 NaOH 溶液,得到如下图像。下列有关说法中正确的是( )7A.沉淀的最大物质的量为 2 molB.cd 段会产生标准状况下 22.4 L NH3C.de 段发生的反应为 Al3+4OH- Al +2H2OO-2D.滴加 NaOH 溶液过程中,微粒反应的先后顺序是 H+、Al 3+、Mg
18、2+、N 、Al(OH) 3H+4答案 D 因原混合溶液的体积未知,故无法判断沉淀的最大物质的量,A 项错误;cd 段为 NH4Cl 与 NaOH溶液反应,产生 NH3的量无法计算,B 项错误;de 段加入 NaOH 溶液发生反应的离子方程式为 Al(OH)3+OH-Al +2H2O,C 项错误;H +、Mg 2+、N 、Al(OH) 3结合氢氧根离子的能力逐渐减弱 ,故滴加 NaOH 溶液O-2 H+4过程中,微粒反应的先后顺序是 H+、Mg 2+、N 、Al(OH) 3,D 项正确。H+412.(2018 河北邯郸教学质量检测)镁及其化合物是实验设计的热点载体,查阅资料。 2NO2+2Na
19、OH NaNO2+NaNO3+H2O Mg3N2与水反应 常温下,NH 3H2O、CH 3COOH 的电离常数都等于 1.810-5.探究镁的性质。某学习小组设计实验探究镁与二氧化氮反应的产物,实验装置如图所示。(1)B 中试剂是 ;D 装置的作用是 。 (2)实验时,先启动 A 中反应,当 C 装置中充满红棕色气体时点燃酒精灯,这样操作的目的是 。 (3)确定有 N2生成的实验现象是 。 (4)实验完毕后,设计实验确认产物中有 Mg3N2,取少量 C 中残留固体于试管中,滴加蒸馏水, ,则产物中有氮化镁。 8(5)经测定,Mg 与 NO2反应生成 MgO、Mg 3N2和 N2,其中 Mg3N
20、2和 N2的物质的量相等。C 中发生反应的化学方程式为 。 .探究 Mg(OH)2在氯化铵溶液中溶解的原因。供选试剂有:氢氧化镁、蒸馏水、硝酸铵溶液、盐酸、醋酸铵溶液。取少量氢氧化镁粉末投入氯化铵溶液中,振荡、白色粉末全部溶解。为了探究其原因,他们提出两种假设。假设 1:氯化铵溶液呈酸性,H +OH- H2O,促进 Mg(OH)2溶解 ;假设 2:N +OH- NH3H2O,促进 Mg(OH)2溶解。H+4(6)请你帮他们设计实验,探究哪一种假设正确: 。 答案 (1)P 2O5等 吸收 E 中挥发出来的水蒸气 (2)排尽装置内的空气,避免 O2、CO 2、N 2等与镁反应 (3)E 中产生气
21、泡,瘪气球缓慢鼓起 (4)产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝 (5)11Mg+4NO 2 8MgO+Mg3N2+N2(写成 4Mg+2NO2 4MgO+N2、3Mg+N 2 Mg3N2也可) (6)取少量氢氧化镁于试管中,加入足量 CH3COONH4溶液,若白色固体溶解,则假设 2 正确;若白色固体不溶解,则假设 1 正确解析 (1)B 中试剂用于干燥二氧化氮,由于二氧化氮与水反应生成酸,故不能用碱性干燥剂,应选择酸性或中性干燥剂,可以是 P2O5等;D 装置的作用是吸收 E 中挥发出来的水蒸气,防止 E 中水蒸气进入 C 装置的玻璃管中干扰实验。(3)依据题中信息,过量的二氧化氮可以被氢氧化钠溶液吸收,所以确定有 N2生成的实验现象是 E 中产生气泡,瘪气球缓慢鼓起。(5)经测定,Mg 与 NO2反应生成 MgO、Mg 3N2和 N2,其中 Mg3N2和 N2的物质的量相等,所以 C 中发生反应的化学方程式为 11Mg+4NO2 8MgO+Mg3N2+N2。(6)由题中信息可知,常温下,NH 3H2O、CH 3COOH 的电离常数相同,所以 CH3COONH4溶液显中性。因此,可以设计如下实验:取少量氢氧化镁于试管中,加入足量 CH3COONH4溶液,若白色固体溶解,则假设 2 正确;若白色固体不溶解,则假设 1 正确。9
