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2022届高考化学一轮复习规范练7镁铝及其重要化合物含解析新人教版202104211210
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这是一份2022届高考化学一轮复习规范练7镁铝及其重要化合物含解析新人教版202104211210，共10页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.某化合物由两种单质直接反应生成,将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是( )。
A.AlCl3B.Na2O
C.FeCl2D.SiO2
答案:A
解析:AlCl3可由Cl2和Al直接反应生成,在Ba(HCO3)2溶液中加入AlCl3,Al3+和HCO3-发生相互促进的水解反应:Al3++3HCO3-Al(OH)3↓+3CO2↑,同时生成沉淀和气体,A项符合题意;Na2O可由Na和O2直接反应生成,在Ba(HCO3)2溶液中加入Na2O有沉淀生成,但没有气体生成,B项不符合题意;在Ba(HCO3)2溶液中加入FeCl2也有沉淀和气体生成,但FeCl2不能由Fe和Cl2直接化合得到,C项不符合题意;SiO2可由Si和O2直接反应得到,但在Ba(HCO3)2溶液中加入SiO2没有沉淀和气体生成,D项不符合题意。
2.已知NaOH+Al(OH)3NaAlO2-+2H2O。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液,立即封闭罐口,易拉罐渐渐凹瘪;再过一段时间,罐壁恢复原状。上述实验过程中没有发生的离子反应是( )。
A.CO2+2OH-CO32-+H2O
B.Al2O3+2OH-2AlO2-+H2O
C.2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑
D.Al3++4OH-AlO2-+2H2O
答案:D
解析:首先CO2与氢氧化钠溶液反应,表现为铝罐变瘪,接着过量的氢氧化钠溶液再与铝罐反应,因铝罐表面有氧化膜Al2O3,故可发生A、B、C的反应,故选D。
3.下列各组物质,不能按(“”表示反应一步完成)关系转化的是( )。
答案:C
解析:Al2O3与过量NaOH反应生成NaAlO2,NaAlO2与AlCl3反应生成Al(OH)3,Al(OH)3受热分解得Al2O3,A项符合图示转化关系;AlCl3与少量NaOH反应生成Al(OH)3,Al(OH)3与NaOH反应生成NaAlO2,NaAlO2与过量盐酸反应生成AlCl3,B项符合图示转化关系;Al不能一步生成Al(OH)3,C项不符合图示转化关系;MgCl2与NaOH反应生成Mg(OH)2,Mg(OH)2受热分解得MgO,MgO与盐酸反应生成MgCl2,D项符合图示转化关系。
4.通过观察化学实验现象,分析归纳出正确的结论,是学习化学科学最基本的技能之一。下列由实验现象得出正确结论的是( )。
答案:D
解析:金属性的强弱可通过金属与酸反应的剧烈程度进行判断,不是通过金属是否与碱反应来判断,A项错误;因为金属铝表面很快产生一层致密的氧化铝薄膜,且氧化铝的熔点比铝的熔点高,氧化铝薄膜包裹着熔融状态的铝而不滴落,B项错误;氯化铵水溶液显酸性,2Al与氯化铵水解产生的H+反应,产生的气体为H2,C项错误;开始生成沉淀,发生反应Al3++3OH-Al(OH)3↓,后沉淀逐渐溶解至消失,发生反应Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,说明氢氧化铝溶于强碱溶液,D项正确。
5.下列除去杂质的方法不正确的是( )。
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
答案:B
解析:氨水与Fe3+和Al3+均能反应生成氢氧化物沉淀,不符合除杂的要求。
6.镁铝合金5.1 g溶于300 mL 2 ml·L-1盐酸中,(标准状况)放出气体的体积为5.6 L下,向反应后的溶液中加入500 mL NaOH溶液充分反应,最终产生白色沉淀。下列有关说法不正确的是( )。
A.5.1 g镁铝合金中含有镁、铝的质量分别为2.4 g、2.7 g
B.溶解5.1 g镁铝合金时,剩余盐酸中溶质的物质的量为0.1 ml
C.生成白色沉淀的最大质量为13.6 g
D.若白色沉淀只有Mg(OH)2,该NaOH溶液的物质的量浓度至少为1.2 ml·L-1
答案:D
解析:盐酸中n(HCl)=300×10-3L×2ml·L-1=0.6ml,H2中氢原子的物质的量n(H)=·ml-1×2=0.5ml<0.6ml,说明盐酸过量,合金全部溶解,设金属镁的物质的量为x,金属铝为y,则有24g·ml-1×x+27g·ml-1×y=5.1g,根据得失电子守恒,2x+3y=5.6L×222.4L·ml-1,两式联立解得x=y=0.1ml。根据上述分析,合金中Mg、Al的质量分别是2.4g、2.7g,A项正确;剩余盐酸中溶质的物质的量为0.1ml,B项正确;沉淀最多时,Mg全部转化成Mg(OH)2,Al全部转化成Al(OH)3,m(沉淀)=m(合金)+m(OH-),n(OH-)=n(合金失电子)=n(H+得电子),因此沉淀的质量为5.1g+0.5ml×17g·ml-1=13.6g,C项正确;根据溶液呈电中性,反应后的溶质为NaCl、NaAlO2,即n(Na+)=n(Cl-)+n(AlO2-)=0.6ml+0.1ml=0.7ml,因此NaOH溶液的物质的量浓度最小为·L-1,D项错误。
7.某同学通过系列实验探究Al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,将铝条放入其中探究Al的活泼性
B.将NaOH溶液缓慢滴入Al2(SO4)3溶液中至过量,直到有沉淀生成
C.将Al(OH)3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Al(OH)3沉淀放入蒸发皿中,加适量稀硫酸,加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体
答案:D
解析:A项,稀释浓硫酸时应将浓硫酸加入水中并不断搅拌;B项,将过量的NaOH溶液滴入Al2(SO4)3溶液中,最终生成NaAlO2溶液;C项,过滤时应将溶液用玻璃棒引流到漏斗中。
8.某研究性学习小组为了探究镁粉与溴水反应的机理,做了如下四组实验:①将镁粉投入冷水中,未见任何现象;②将镁粉放入溴水中,观察到只是开始时产生极少量的气泡,但溴水的颜色逐渐褪去;③将镁粉放入液溴中,未观察到任何明显现象;④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水,观察到溴的红棕色很快褪去。则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是( )。
A.镁粉只直接与溴水中的溴反应
B.镁粉只与溴水中的酸反应
C.极少量的气泡是由于镁粉与水反应得到的
D.镁粉在水的催化下与溴发生反应
答案:D
解析:由①知镁粉与冷水并不反应;由②知镁粉放入溴水中,开始放出少量的气泡,说明镁和溴水中的酸能反应产生H2,但溴水很快褪色,说明镁粉也能与溴直接发生反应;由③知镁粉与液溴并不反应;由④知水应该是镁粉与溴反应的催化剂。
9.固体粉末X中可能含有K2SO3、KAlO2、MgCl2、Na2CO3中的一种或几种。为确定该固体粉末的成分,取X少量溶于水得澄清透明溶液。再取X进行下列实验,实验过程及现象如下:
根据上述实验,以下说法正确的是( )。
A.气体1可能为SO2和CO2的混合物
B.沉淀3可能为Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物
C.固体粉末X中一定有Na2CO3,可能有KAlO2
D.固体粉末X中一定有K2SO3和KAlO2
答案:D
解析:固体X加入足量稀硝酸后的溶液2中加BaCl2溶液有沉淀4生成,则沉淀4为BaSO4,X中一定含K2SO3,它被稀硝酸氧化成K2SO4,同时生成的气体不是SO2,而是NO。X溶于水得澄清透明溶液,因K2SO3与MgCl2在溶液中不能共存,故X中无MgCl2。固体X加足量稀硝酸后的溶液2中加足量氨水能生成沉淀3,结合AlO2-+4H+Al3++2H2O、Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+,可推知X中一定有KAlO2,沉淀3是Al(OH)3。题给实验现象无法确定Na2CO3是否存在。综上分析,可知A、B、C项错误,D项正确。
10.常温下,将一定量的钠铝合金置于水中,合金全部溶解,得到20 mL pH=14的溶液,然后用1 ml·L-1的盐酸滴定,测得生成沉淀的质量与消耗盐酸的体积关系如图所示,则下列说法正确的是( )。
A.原合金质量为0.92 g
B.产生氢气的体积为896 mL(标准状况下)
C.图中m的值为1.56
D.图中V2的值为60
答案:C
解析:由图像可知,向合金溶解后的溶液中加盐酸,先发生反应NaOH+HClNaCl+H2O,后发生反应NaAlO2+HCl+H2ONaCl+Al(OH)3↓,最后发生反应Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O,合金溶解后剩余的氢氧化钠的物质的量为0.02L×1ml·L-1=0.02ml,则V1为0.02ml÷1ml·L-1=0.02L=20mL,生成沉淀时消耗的盐酸为40mL-20mL=20mL,其物质的量为0.02L×1ml·L-1=0.02ml,生成沉淀的物质的量为0.02ml,合金中钠的物质的量为0.04ml,铝的物质的量为0.02ml。由原子守恒可知,合金的质量为0.04ml×23g·ml-1+0.02ml×27g·ml-1=1.46g,故A项错误;由Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O可知,溶解沉淀需要0.06mlHCl,其对应盐酸的体积为60mL,则V2为(40+60)mL=100mL,故D项错误;由上述计算可知,生成沉淀0.02ml,其质量为0.02ml×78g·ml-1=1.56g,C项正确;由2Na+2H2O2NaOH+H2↑、2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2↑可知,生成氢气的物质的量为0.02ml+0.03ml=0.05ml,在标准状况下的体积为0.05ml×22.4L·ml-1=1.12L,B项错误。
二、非选择题(本题共4个小题,共50分)
11.(12分)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题:
易拉罐滤液A沉淀B产物
(1)为尽量少引入杂质,试剂①应选用 (填字母)。
a.HCl溶液b.H2SO4溶液
c.氨水d.NaOH溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为 。
(3)沉淀B的化学式为 ;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是 。
(4)已知:KW=1.0×10-14,Al(OH)3AlO2-+H++H2O K=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于 。
答案:(1)d
(2)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
(3)Al(OH)3 Al3+水解,使溶液中H+浓度增大
(4)20
解析:(1)易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)成分均为活泼金属,可以与酸反应,只有Al可以与强碱溶液反应生成AlO2-进入溶液,所以d项的NaOH溶液合适。
(2)Al与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。
(3)滤液A的主要成分是NaAlO2,向其水溶液中加入NH4HCO3溶液,由于AlO2-与NH4+水解相互促进彻底而生成Al(OH)3沉淀。明矾溶于水,因Al3+水解而呈酸性:Al3++3H2OAl(OH)3+3H+。
(4)Al(OH)3溶于NaOH溶液的离子方程式为Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,则该反应的平衡常数:K=c(AlO2-)c(OH-)=c(AlO2-)·c(H+)c(H+)·c(OH-)=2.0×10-131.0×10-14=20。
12.(13分)铝(熔点660 ℃)是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3(熔点2 045 ℃)和冰晶石(Na3AlF6,六氟合铝酸钠)混合熔融后电解制得。回答下列问题:
(1)冶金工业上常用金属铝作还原剂冶炼钒、铬、锰,铝与V2O5在高温下反应的化学方程式为 。
(2)铝是活泼金属,但打磨过的铝片投入沸水中不易观察到有气泡产生。若将铝片用饱和Hg(NO3)2溶液浸泡数分钟,取出后迅速洗净,可制得俗称“铝汞齐”的铝汞合金。铝汞齐露置在空气中,表面会快速生长出蓬松的白毛(Al2O3)。若将新制的铝汞齐放入水中,可迅速反应产生气泡,该反应的化学方程式为 ;
铝汞齐的化学性质变得“活泼”的原因可能是 。
(3)将0.1 ml·L-1 AlCl3溶液和10%NH4F溶液等体积混合,充分反应后滴加氨水,无沉淀析出。则AlCl3与NH4F反应的化学方程式为 ;
该实验所用试管及盛装NH4F溶液的试剂瓶均为塑料材质,原因是 。
(4)饮用水中的NO3-对人类健康会产生危害。为了降低饮用水中NO3-的浓度,有研究人员建议在碱性条件下用铝粉将NO3-还原为N2,该反应的离子方程式为 。
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电离出的F-水解生成HF,对玻璃有强腐蚀性而对塑料无强腐蚀性
(4)10Al+6NO3-+4OH-3N2↑+10AlO2-+2H2O
解析:(2)铝汞齐中的铝与水反应生成氢氧化铝和氢气,该反应的化学方程式为2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑;铝汞齐的化学性质变得“活泼”的原因可能是其表面不易形成致密的氧化膜。
(3)根据题给信息知AlCl3与NH4F发生反应生成六氟合铝酸铵和氯化铵,化学方程式为AlCl3+6NH4F(NH4)3AlF6+3NH4Cl;该实验所用试管及盛装NH4F溶液的试剂瓶均为塑料材质,原因是NH4F电离出的F-水解生成HF,对玻璃有强腐蚀性而对塑料无强腐蚀性。
(4)根据题给信息知碱性条件下,铝粉与NO3-反应生成N2和AlO2-,利用化合价升降法结合电荷守恒、原子守恒配平,该反应的离子方程式为10Al+6NO3-+4OH-3N2↑+10AlO2-+2H2O。
13.(14分)无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上可由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制备,流程如下:
已知:AlCl3、FeCl3分别在183 ℃、315 ℃时升华
(1)Cl2的电子式为 。
(2)氯化炉中Al2O3、Cl2与焦炭在高温下发生反应的化学方程式为 。炉气中残余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收,其离子方程式为 。
(3)700 ℃时,升华器中物质经充分反应后需降温实现FeCl3和AlCl3的分离。请选择合适的温度范围
(填字母)。
a.低于183 ℃
b.介于183 ℃和315 ℃之间
c.高于315 ℃
(4)样品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通过下列操作测得(部分物质略去)。
m g样品NaAlO2溶液Al(OH)3n g Al2O3
计算该样品中AlCl3的质量分数为 (结果用m、n表示,不必化简)。
答案:(1)··Cl······Cl······
(2)Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O
(3)b
(4)267n102m×100%
解析:(1)Cl2是通过共价键形成的单质,故其电子式为
··Cl······Cl······。(2)由流程图知在氯化炉中Al2O3、Cl2与焦炭在高温下发生反应生成AlCl3、CO;炉气中残余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收生成NaCl和NaClO。(3)AlCl3、FeCl3分别在183℃、315℃时升华,为实现FeCl3和AlCl3的分离,应使温度介于183℃和315℃之间。(4)ngAl2O3中Al原子的物质的量为2n102ml,根据原子守恒,样品中AlCl3的质量为2n102×133.5g,该样品中AlCl3的质量分数为267n102m×100%。
14.(11分)镁及其化合物是实验设计的热点载体,经查阅资料知:
Ⅰ.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。
(5)经测定,Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物质的量相等。C中发生反应的化学方程式为 。
Ⅱ.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:NH4++OH-NH3·H2O,促进Mg(OH)2溶解。
(6)请你帮他们设计实验,探究哪一种假设正确: 。
答案:(1)P2O5(或其他合理答案) 吸收E中挥发出的水蒸气
(2)排尽装置内的空气,避免O2、CO2、N2等与镁反应
(3)E中产生气泡,瘪气球缓慢鼓起
(4)有刺激性气味的气体逸出且产生的气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝色
(5)11Mg+4NO28MgO+Mg3N2+N2(写成4Mg+2NO24MgO+N2,3Mg+N2Mg3N2也给分)
(6)取少量氢氧化镁放入试管中,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、Mg3N2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+4NO28MgO+Mg3N2+N2。
(6)由题中信息可知,常温下,NH3·H2O、CH3COOH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:取少量氢氧化镁放入试管中,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。选项
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
选项
实验现象
结 论
A
把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中:铝溶解且有气泡产生,而镁没有任何变化
由此得出:铝的金属性比镁的强
B
取一块铝箔,用酒精灯点燃:铝箔只熔化成液体而没有脱落
由此得出:铝不易被氧化
C
向氯化铵溶液中投入一铝片:铝片上产生大量气泡
由此得出:该气体是氨气
D
向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量:先产生白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,最后沉淀完全消失
由此得出:氢氧化铝能溶于强碱溶液
ⅰ
2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O
ⅱ
Mg3N2与水反应
ⅲ
常温下,NH3·H2O、CH3COOH的电离常数都等于1.8×10-5
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.某化合物由两种单质直接反应生成,将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是( )。
A.AlCl3B.Na2O
C.FeCl2D.SiO2
答案:A
解析:AlCl3可由Cl2和Al直接反应生成,在Ba(HCO3)2溶液中加入AlCl3,Al3+和HCO3-发生相互促进的水解反应:Al3++3HCO3-Al(OH)3↓+3CO2↑,同时生成沉淀和气体,A项符合题意;Na2O可由Na和O2直接反应生成,在Ba(HCO3)2溶液中加入Na2O有沉淀生成,但没有气体生成,B项不符合题意;在Ba(HCO3)2溶液中加入FeCl2也有沉淀和气体生成,但FeCl2不能由Fe和Cl2直接化合得到,C项不符合题意;SiO2可由Si和O2直接反应得到,但在Ba(HCO3)2溶液中加入SiO2没有沉淀和气体生成,D项不符合题意。
2.已知NaOH+Al(OH)3NaAlO2-+2H2O。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液,立即封闭罐口,易拉罐渐渐凹瘪;再过一段时间,罐壁恢复原状。上述实验过程中没有发生的离子反应是( )。
A.CO2+2OH-CO32-+H2O
B.Al2O3+2OH-2AlO2-+H2O
C.2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑
D.Al3++4OH-AlO2-+2H2O
答案:D
解析:首先CO2与氢氧化钠溶液反应,表现为铝罐变瘪,接着过量的氢氧化钠溶液再与铝罐反应,因铝罐表面有氧化膜Al2O3,故可发生A、B、C的反应,故选D。
3.下列各组物质,不能按(“”表示反应一步完成)关系转化的是( )。
答案:C
解析:Al2O3与过量NaOH反应生成NaAlO2,NaAlO2与AlCl3反应生成Al(OH)3,Al(OH)3受热分解得Al2O3,A项符合图示转化关系;AlCl3与少量NaOH反应生成Al(OH)3,Al(OH)3与NaOH反应生成NaAlO2,NaAlO2与过量盐酸反应生成AlCl3,B项符合图示转化关系;Al不能一步生成Al(OH)3,C项不符合图示转化关系;MgCl2与NaOH反应生成Mg(OH)2,Mg(OH)2受热分解得MgO,MgO与盐酸反应生成MgCl2,D项符合图示转化关系。
4.通过观察化学实验现象,分析归纳出正确的结论,是学习化学科学最基本的技能之一。下列由实验现象得出正确结论的是( )。
答案:D
解析:金属性的强弱可通过金属与酸反应的剧烈程度进行判断,不是通过金属是否与碱反应来判断,A项错误;因为金属铝表面很快产生一层致密的氧化铝薄膜,且氧化铝的熔点比铝的熔点高,氧化铝薄膜包裹着熔融状态的铝而不滴落,B项错误;氯化铵水溶液显酸性,2Al与氯化铵水解产生的H+反应,产生的气体为H2,C项错误;开始生成沉淀,发生反应Al3++3OH-Al(OH)3↓,后沉淀逐渐溶解至消失,发生反应Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,说明氢氧化铝溶于强碱溶液,D项正确。
5.下列除去杂质的方法不正确的是( )。
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
答案:B
解析:氨水与Fe3+和Al3+均能反应生成氢氧化物沉淀,不符合除杂的要求。
6.镁铝合金5.1 g溶于300 mL 2 ml·L-1盐酸中,(标准状况)放出气体的体积为5.6 L下,向反应后的溶液中加入500 mL NaOH溶液充分反应,最终产生白色沉淀。下列有关说法不正确的是( )。
A.5.1 g镁铝合金中含有镁、铝的质量分别为2.4 g、2.7 g
B.溶解5.1 g镁铝合金时,剩余盐酸中溶质的物质的量为0.1 ml
C.生成白色沉淀的最大质量为13.6 g
D.若白色沉淀只有Mg(OH)2,该NaOH溶液的物质的量浓度至少为1.2 ml·L-1
答案:D
解析:盐酸中n(HCl)=300×10-3L×2ml·L-1=0.6ml,H2中氢原子的物质的量n(H)=·ml-1×2=0.5ml<0.6ml,说明盐酸过量,合金全部溶解,设金属镁的物质的量为x,金属铝为y,则有24g·ml-1×x+27g·ml-1×y=5.1g,根据得失电子守恒,2x+3y=5.6L×222.4L·ml-1,两式联立解得x=y=0.1ml。根据上述分析,合金中Mg、Al的质量分别是2.4g、2.7g,A项正确;剩余盐酸中溶质的物质的量为0.1ml,B项正确;沉淀最多时,Mg全部转化成Mg(OH)2,Al全部转化成Al(OH)3,m(沉淀)=m(合金)+m(OH-),n(OH-)=n(合金失电子)=n(H+得电子),因此沉淀的质量为5.1g+0.5ml×17g·ml-1=13.6g,C项正确;根据溶液呈电中性,反应后的溶质为NaCl、NaAlO2,即n(Na+)=n(Cl-)+n(AlO2-)=0.6ml+0.1ml=0.7ml,因此NaOH溶液的物质的量浓度最小为·L-1,D项错误。
7.某同学通过系列实验探究Al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,将铝条放入其中探究Al的活泼性
B.将NaOH溶液缓慢滴入Al2(SO4)3溶液中至过量,直到有沉淀生成
C.将Al(OH)3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Al(OH)3沉淀放入蒸发皿中,加适量稀硫酸,加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体
答案:D
解析:A项,稀释浓硫酸时应将浓硫酸加入水中并不断搅拌;B项,将过量的NaOH溶液滴入Al2(SO4)3溶液中,最终生成NaAlO2溶液;C项,过滤时应将溶液用玻璃棒引流到漏斗中。
8.某研究性学习小组为了探究镁粉与溴水反应的机理,做了如下四组实验:①将镁粉投入冷水中,未见任何现象;②将镁粉放入溴水中,观察到只是开始时产生极少量的气泡,但溴水的颜色逐渐褪去;③将镁粉放入液溴中,未观察到任何明显现象;④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水,观察到溴的红棕色很快褪去。则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是( )。
A.镁粉只直接与溴水中的溴反应
B.镁粉只与溴水中的酸反应
C.极少量的气泡是由于镁粉与水反应得到的
D.镁粉在水的催化下与溴发生反应
答案:D
解析:由①知镁粉与冷水并不反应;由②知镁粉放入溴水中,开始放出少量的气泡,说明镁和溴水中的酸能反应产生H2,但溴水很快褪色,说明镁粉也能与溴直接发生反应;由③知镁粉与液溴并不反应;由④知水应该是镁粉与溴反应的催化剂。
9.固体粉末X中可能含有K2SO3、KAlO2、MgCl2、Na2CO3中的一种或几种。为确定该固体粉末的成分,取X少量溶于水得澄清透明溶液。再取X进行下列实验,实验过程及现象如下:
根据上述实验,以下说法正确的是( )。
A.气体1可能为SO2和CO2的混合物
B.沉淀3可能为Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物
C.固体粉末X中一定有Na2CO3,可能有KAlO2
D.固体粉末X中一定有K2SO3和KAlO2
答案:D
解析:固体X加入足量稀硝酸后的溶液2中加BaCl2溶液有沉淀4生成,则沉淀4为BaSO4,X中一定含K2SO3,它被稀硝酸氧化成K2SO4,同时生成的气体不是SO2,而是NO。X溶于水得澄清透明溶液,因K2SO3与MgCl2在溶液中不能共存,故X中无MgCl2。固体X加足量稀硝酸后的溶液2中加足量氨水能生成沉淀3,结合AlO2-+4H+Al3++2H2O、Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+,可推知X中一定有KAlO2,沉淀3是Al(OH)3。题给实验现象无法确定Na2CO3是否存在。综上分析,可知A、B、C项错误,D项正确。
10.常温下,将一定量的钠铝合金置于水中,合金全部溶解,得到20 mL pH=14的溶液,然后用1 ml·L-1的盐酸滴定,测得生成沉淀的质量与消耗盐酸的体积关系如图所示,则下列说法正确的是( )。
A.原合金质量为0.92 g
B.产生氢气的体积为896 mL(标准状况下)
C.图中m的值为1.56
D.图中V2的值为60
答案:C
解析:由图像可知,向合金溶解后的溶液中加盐酸,先发生反应NaOH+HClNaCl+H2O,后发生反应NaAlO2+HCl+H2ONaCl+Al(OH)3↓,最后发生反应Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O,合金溶解后剩余的氢氧化钠的物质的量为0.02L×1ml·L-1=0.02ml,则V1为0.02ml÷1ml·L-1=0.02L=20mL,生成沉淀时消耗的盐酸为40mL-20mL=20mL,其物质的量为0.02L×1ml·L-1=0.02ml,生成沉淀的物质的量为0.02ml,合金中钠的物质的量为0.04ml,铝的物质的量为0.02ml。由原子守恒可知,合金的质量为0.04ml×23g·ml-1+0.02ml×27g·ml-1=1.46g,故A项错误;由Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O可知,溶解沉淀需要0.06mlHCl,其对应盐酸的体积为60mL,则V2为(40+60)mL=100mL,故D项错误;由上述计算可知,生成沉淀0.02ml,其质量为0.02ml×78g·ml-1=1.56g,C项正确;由2Na+2H2O2NaOH+H2↑、2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2↑可知,生成氢气的物质的量为0.02ml+0.03ml=0.05ml,在标准状况下的体积为0.05ml×22.4L·ml-1=1.12L,B项错误。
二、非选择题(本题共4个小题,共50分)
11.(12分)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题:
易拉罐滤液A沉淀B产物
(1)为尽量少引入杂质,试剂①应选用 (填字母)。
a.HCl溶液b.H2SO4溶液
c.氨水d.NaOH溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为 。
(3)沉淀B的化学式为 ;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是 。
(4)已知:KW=1.0×10-14,Al(OH)3AlO2-+H++H2O K=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于 。
答案:(1)d
(2)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
(3)Al(OH)3 Al3+水解,使溶液中H+浓度增大
(4)20
解析:(1)易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)成分均为活泼金属,可以与酸反应,只有Al可以与强碱溶液反应生成AlO2-进入溶液,所以d项的NaOH溶液合适。
(2)Al与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。
(3)滤液A的主要成分是NaAlO2,向其水溶液中加入NH4HCO3溶液,由于AlO2-与NH4+水解相互促进彻底而生成Al(OH)3沉淀。明矾溶于水,因Al3+水解而呈酸性:Al3++3H2OAl(OH)3+3H+。
(4)Al(OH)3溶于NaOH溶液的离子方程式为Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,则该反应的平衡常数:K=c(AlO2-)c(OH-)=c(AlO2-)·c(H+)c(H+)·c(OH-)=2.0×10-131.0×10-14=20。
12.(13分)铝(熔点660 ℃)是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3(熔点2 045 ℃)和冰晶石(Na3AlF6,六氟合铝酸钠)混合熔融后电解制得。回答下列问题:
(1)冶金工业上常用金属铝作还原剂冶炼钒、铬、锰,铝与V2O5在高温下反应的化学方程式为 。
(2)铝是活泼金属,但打磨过的铝片投入沸水中不易观察到有气泡产生。若将铝片用饱和Hg(NO3)2溶液浸泡数分钟,取出后迅速洗净,可制得俗称“铝汞齐”的铝汞合金。铝汞齐露置在空气中,表面会快速生长出蓬松的白毛(Al2O3)。若将新制的铝汞齐放入水中,可迅速反应产生气泡,该反应的化学方程式为 ;
铝汞齐的化学性质变得“活泼”的原因可能是 。
(3)将0.1 ml·L-1 AlCl3溶液和10%NH4F溶液等体积混合,充分反应后滴加氨水,无沉淀析出。则AlCl3与NH4F反应的化学方程式为 ;
该实验所用试管及盛装NH4F溶液的试剂瓶均为塑料材质,原因是 。
(4)饮用水中的NO3-对人类健康会产生危害。为了降低饮用水中NO3-的浓度,有研究人员建议在碱性条件下用铝粉将NO3-还原为N2,该反应的离子方程式为 。
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电离出的F-水解生成HF,对玻璃有强腐蚀性而对塑料无强腐蚀性
(4)10Al+6NO3-+4OH-3N2↑+10AlO2-+2H2O
解析:(2)铝汞齐中的铝与水反应生成氢氧化铝和氢气,该反应的化学方程式为2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑;铝汞齐的化学性质变得“活泼”的原因可能是其表面不易形成致密的氧化膜。
(3)根据题给信息知AlCl3与NH4F发生反应生成六氟合铝酸铵和氯化铵,化学方程式为AlCl3+6NH4F(NH4)3AlF6+3NH4Cl;该实验所用试管及盛装NH4F溶液的试剂瓶均为塑料材质,原因是NH4F电离出的F-水解生成HF,对玻璃有强腐蚀性而对塑料无强腐蚀性。
(4)根据题给信息知碱性条件下,铝粉与NO3-反应生成N2和AlO2-,利用化合价升降法结合电荷守恒、原子守恒配平,该反应的离子方程式为10Al+6NO3-+4OH-3N2↑+10AlO2-+2H2O。
13.(14分)无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上可由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制备,流程如下:
已知:AlCl3、FeCl3分别在183 ℃、315 ℃时升华
(1)Cl2的电子式为 。
(2)氯化炉中Al2O3、Cl2与焦炭在高温下发生反应的化学方程式为 。炉气中残余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收,其离子方程式为 。
(3)700 ℃时,升华器中物质经充分反应后需降温实现FeCl3和AlCl3的分离。请选择合适的温度范围
(填字母)。
a.低于183 ℃
b.介于183 ℃和315 ℃之间
c.高于315 ℃
(4)样品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通过下列操作测得(部分物质略去)。
m g样品NaAlO2溶液Al(OH)3n g Al2O3
计算该样品中AlCl3的质量分数为 (结果用m、n表示,不必化简)。
答案:(1)··Cl······Cl······
(2)Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O
(3)b
(4)267n102m×100%
解析:(1)Cl2是通过共价键形成的单质,故其电子式为
··Cl······Cl······。(2)由流程图知在氯化炉中Al2O3、Cl2与焦炭在高温下发生反应生成AlCl3、CO;炉气中残余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收生成NaCl和NaClO。(3)AlCl3、FeCl3分别在183℃、315℃时升华,为实现FeCl3和AlCl3的分离,应使温度介于183℃和315℃之间。(4)ngAl2O3中Al原子的物质的量为2n102ml,根据原子守恒,样品中AlCl3的质量为2n102×133.5g,该样品中AlCl3的质量分数为267n102m×100%。
14.(11分)镁及其化合物是实验设计的热点载体,经查阅资料知:
Ⅰ.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。
(5)经测定,Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物质的量相等。C中发生反应的化学方程式为 。
Ⅱ.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:NH4++OH-NH3·H2O,促进Mg(OH)2溶解。
(6)请你帮他们设计实验,探究哪一种假设正确: 。
答案:(1)P2O5(或其他合理答案) 吸收E中挥发出的水蒸气
(2)排尽装置内的空气,避免O2、CO2、N2等与镁反应
(3)E中产生气泡,瘪气球缓慢鼓起
(4)有刺激性气味的气体逸出且产生的气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝色
(5)11Mg+4NO28MgO+Mg3N2+N2(写成4Mg+2NO24MgO+N2,3Mg+N2Mg3N2也给分)
(6)取少量氢氧化镁放入试管中,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、Mg3N2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+4NO28MgO+Mg3N2+N2。
(6)由题中信息可知,常温下,NH3·H2O、CH3COOH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:取少量氢氧化镁放入试管中,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。选项
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
选项
实验现象
结 论
A
把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中:铝溶解且有气泡产生,而镁没有任何变化
由此得出:铝的金属性比镁的强
B
取一块铝箔,用酒精灯点燃:铝箔只熔化成液体而没有脱落
由此得出:铝不易被氧化
C
向氯化铵溶液中投入一铝片:铝片上产生大量气泡
由此得出:该气体是氨气
D
向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量:先产生白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,最后沉淀完全消失
由此得出:氢氧化铝能溶于强碱溶液
ⅰ
2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O
ⅱ
Mg3N2与水反应
ⅲ
常温下,NH3·H2O、CH3COOH的电离常数都等于1.8×10-5
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