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备考2024届高考化学一轮复习强化训练第三章金属及其化合物第4讲镁铝及其化合物
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这是一份备考2024届高考化学一轮复习强化训练第三章金属及其化合物第4讲镁铝及其化合物，共5页。
A.明矾可用作净水剂和消毒剂
B.利用铝热反应可冶炼高熔点金属
C.铝可用作包装材料和建筑材料
D.氢氧化铝可用作治疗胃酸过多的药物
解析 明矾能电离出Al3＋，Al3＋水解产生的氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮杂质，故明矾可作净水剂，但不能作为消毒剂，A错误；铝热反应能放出大量的热，且铝的还原性较强，可用于冶炼高熔点金属，B正确；铝表面易形成氧化膜保护层，不易被腐蚀，铝还具有易加工、质轻等特点，所以铝可用作包装材料和建筑材料，C正确；氢氧化铝能中和胃酸，可用作治疗胃酸过多的药物，D正确。
2.[2020江苏]下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是（ D ）
A.铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品
B.氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料
C.氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸
D.明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水
解析 铝具有很好的延展性，可以用于制作铝金属制品，与铝的金属活泼性无关，A项错误；电解氧化铝冶炼铝是因为氧化铝熔融状态下能导电，与熔点高无关，B项错误；氢氧化铝能与胃酸的主要成分盐酸发生反应，与氢氧化铝受热分解无关，C项错误；明矾中的Al3＋可以水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有很强的吸附能力，可以吸附水中的悬浮物，起到净水作用，D项正确。
3.[铝的化合物之间的转化][上海高考改编]铝元素之间的相互转化如图所示，下列叙述正确的是（ C ）
A.实现①的转化，可通入过量CO2
B.实现②的转化，可加入过量NaOH溶液
C.实现③的转化，可加入过量NaOH溶液
D.实现④的转化，可通入过量NH3
解析 氢氧化铝不能溶于碳酸，通入过量的CO2不能实现①的转化，A项错误；铝盐与过量NaOH溶液发生反应：Al3＋＋4OH－[Al（OH）4]－，不能实现②的转化，B项错误；氢氧化铝与过量的NaOH溶液反应Al（OH）3＋OH－[Al（OH）4]－，可以实现③的转化，C项正确；铝盐溶液中通入过量NH3发生反应Al3＋＋3NH3·H2OAl（OH）3↓＋3NH4＋，不能实现④的转化，D项错误。
4.[有关含铝化合物之间的转化流程][广东高考]七铝十二钙（12CaO·7Al2O3）是新型的超导材料和发光材料。用白云石（主要含CaCO3和MgCO3）和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：
（1）煅粉主要含MgO和 CaO 。用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液Ⅰ中c（Mg2＋）小于5×10－6 ml·L－1，则溶液pH大于 11 [Mg（OH）2的Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3，原因是 若使用（NH4）2SO4，会生成微溶的CaSO4进入滤渣，造成CaCO3产率降低 。
（2）滤液Ⅰ中的阴离子有 NO3－和OH－ （忽略杂质成分的影响）；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会生成 Ca（HCO3）2 ，从而导致CaCO3产率降低。
（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为 Al2O3＋2OH－＋3H2O2[Al（OH）4]－ 。
（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为 2Al＋6H2O电解2Al（OH）3＋3H2↑ 。
（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4－和Al2Cl7－两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应。放电时负极Al的电极反应式为 Al＋7AlCl4－－3e－4Al2Cl7－ 。
解析 （1）白云石煅烧时MgCO3和CaCO3均发生分解反应，得到MgO和CaO。根据Mg（OH）2的Ksp和c（Mg2＋）＜5×10－6ml·L－1，可求得c（OH－）＞1.0×10－3 ml·L－1，则溶液的pH＞11。NH4NO3和（NH4）2SO4溶液均呈酸性，而SO42－易和Ca2＋结合转化成CaSO4微溶物，造成CaCO3产率降低。（2）CaO在NH4NO3溶液中转化成Ca（OH）2和Ca（NO3）2，滤液Ⅰ中含有NO3－和OH－，若滤液Ⅰ中只通入CO2，会生成Ca（HCO3）2。（3）铝片表面的Al2O3与NaOH溶液反应转化为Na[Al（OH）4]。（5）放电时，负极发生氧化反应，且AlCl4－参与电极反应，其反应式为Al－3e－＋7AlCl4－4Al2Cl7－。
5.[海南高考]以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示：
硼镁泥的主要成分如下表：
回答下列问题：
（1）“酸解”时应该加入的酸是 H2SO4 ，“滤渣1”中主要含有 SiO2 （写化学式）。
（2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是 将Fe2＋氧化为Fe3＋ 、 调节溶液pH，使Fe3＋、Al3＋形成氢氧化物沉淀而除去 。
（3）判断“除杂”基本完成的检验方法是 取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液，若溶液未变红，则说明除杂基本完成 。
（4）分离滤渣3应趁热过滤的原因是 防止MgSO4·7H2O结晶析出 。
解析 （1）由于制取的产品是MgSO4·7H2O，所以“酸解”时应加入硫酸。根据硼镁泥的主要成分可知，“滤渣1”中主要含有SiO2。（2）次氯酸钙具有强氧化性，能将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入MgO可以消耗过量的硫酸，调节溶液的pH，从而使Fe3＋、Al3＋形成氢氧化物沉淀而除去。（3）“除杂”基本完成时，滤液中不存在Fe3＋，可以通过检验滤液中是否含有Fe3＋来判断“除杂”是否完成。（4）较低温度下，MgSO4·7H2O的溶解度较小，会结晶析出，造成产品损失，所以分离滤渣3应趁热过滤。
6.[浙江高考]某兴趣小组在定量分析了镁渣[含有MgCO3、Mg（OH）2、CaCO3、Al2O3、Fe2O3和SiO2]中Mg含量的基础上，按如下流程制备六水合氯化镁（MgCl2·6H2O）。
相关信息如下：
①700 ℃只发生MgCO3和Mg（OH）2的分解反应。
②NH4Cl溶液仅与体系中的MgO反应，且反应程度不大。
③“蒸氨”是将氨从固液混合物中蒸出来，且须控制合适的蒸出量。
请回答：
（1）下列说法正确的是 ABD 。
A.步骤Ⅰ，煅烧样品的容器可以用坩埚，不能用烧杯和锥形瓶
B.步骤Ⅲ，蒸氨促进平衡正向移动，提高MgO的溶解量
C.步骤Ⅲ，可以将固液混合物C先过滤，再蒸氨
D.步骤Ⅳ，固液分离操作可采用常压过滤，也可采用减压过滤
（2）步骤Ⅲ，需要搭建合适的装置，实现蒸氨、吸收和指示于一体（用硫酸溶液吸收氨气）。
①选择必须的仪器，并按连接顺序排列（填写代表仪器的字母，不考虑夹持和橡皮管连接）：热源→ a→d→f→c 。
②为了指示蒸氨操作完成，在一定量硫酸溶液中加指示剂。请给出指示剂并说明蒸氨可以停止时的现象 甲基橙，溶液颜色由红色变橙色 。
（3）溶液F经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品。取少量产品溶于水后发现溶液呈碱性。
①含有的杂质是 碱式氯化镁（或氢氧化镁） 。
②从操作上分析引入杂质的原因是 过度蒸发导致氯化镁水解 。
（4）有同学采用盐酸代替步骤Ⅱ中的NH4Cl溶液处理固体B，然后除杂，制备MgCl2溶液。已知金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围：
请给出合理的操作排序（从下列操作中选取，按先后次序列出字母，操作可重复使用）：固体B→a→（ c ）→（ f ）→（ e ）→（ f ）→（ g ）→（ a ）→MgCl2溶液→产品。
a.用盐酸溶解b.调pH＝3.0
c.调pH＝5.0d.调pH＝8.5
e.调pH＝11.0f.过滤
g.洗涤
解析 根据镁渣的成分和题给信息，可知镁渣A在700 ℃煅烧时，MgCO3和Mg（OH）2分解生成MgO，固体B的成分为MgO、CaCO3、Al2O3、Fe2O3和SiO2，加入NH4Cl溶液发生反应：MgO＋2NH4Cl＋H2O⇌MgCl2＋2NH3·H2O，通过蒸氨，使氨气逸出，促进平衡正向移动，提高MgO的转化率。固液混合物D的成分主要为MgCl2、CaCO3、Al2O3、Fe2O3、SiO2，过滤后得到的溶液F的溶质主要为MgCl2，固体渣E中含有CaCO3、Al2O3、Fe2O3和SiO2。溶液F经盐酸酸化、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥得到MgCl2·6H2O。
（1）煅烧样品应在坩埚中进行，不能在烧杯和锥形瓶中进行，A项正确；蒸氨促进反应MgO＋2NH4Cl＋H2O⇌MgCl2＋2NH3·H2O正向移动，提高MgO的溶解量，B项正确；由于NH4Cl溶液与MgO的反应程度不大，先过滤，再蒸氨导致大量未反应的MgO损失，产率降低，C项错误；最后得到的是MgCl2·6H2O，固液分离操作既可以用常压过滤，也可以用减压过滤，D项正确。（2）①装置a用作反应容器，装置d用于导气，装置f用于防倒吸，装置c用于尾气处理（吸收氨），故连接的顺序为热源→a→d→f→c。②当H2SO4溶液中的H2SO4均转化为（NH4）2SO4时，表示蒸氨可以停止，由于硫酸铵溶液显酸性，故应选择甲基橙作指示剂，故蒸氨可以停止时的现象是溶液由红色变为橙色。（3）①产品溶于水后溶液呈碱性，说明可能含有的杂质为Mg（OH）2或Mg（OH）Cl。②引入该杂质最有可能的操作是过度蒸发浓缩导致Mg2＋水解生成Mg（OH）2或Mg（OH）Cl。（4）若用盐酸代替NH4Cl溶液，则用盐酸溶解固体B所得溶液中含有Mg2＋、Al3＋、Fe3＋和Ca2＋。根据金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围，可先将溶液pH调节至5.0，使Fe3＋和Al3＋分别完全转化为Fe（OH）3和Al（OH）3沉淀从而过滤除去，再将溶液pH调节至11.0，将Mg2＋转化为Mg（OH）2，过滤得到Mg（OH）2固体，洗涤后用盐酸溶解即可得到MgCl2溶液，故合理的操作排序为固体B→a→c→f→e→f→g→a。MgO
SiO2
FeO、Fe2O3
CaO
Al2O3
B2O3
30％～40％
20％～25％
5％～15％
2％～3％
1％～2％
1％～2％
金属离子
pH
开始沉淀
完全沉淀
Al3＋
3.0
4.7
Fe3＋
1.1
2.8
Ca2＋
11.3
—
Mg2＋
8.4
10.9
A.明矾可用作净水剂和消毒剂
B.利用铝热反应可冶炼高熔点金属
C.铝可用作包装材料和建筑材料
D.氢氧化铝可用作治疗胃酸过多的药物
解析 明矾能电离出Al3＋，Al3＋水解产生的氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮杂质，故明矾可作净水剂，但不能作为消毒剂，A错误；铝热反应能放出大量的热，且铝的还原性较强，可用于冶炼高熔点金属，B正确；铝表面易形成氧化膜保护层，不易被腐蚀，铝还具有易加工、质轻等特点，所以铝可用作包装材料和建筑材料，C正确；氢氧化铝能中和胃酸，可用作治疗胃酸过多的药物，D正确。
2.[2020江苏]下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是（ D ）
A.铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品
B.氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料
C.氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸
D.明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水
解析 铝具有很好的延展性，可以用于制作铝金属制品，与铝的金属活泼性无关，A项错误；电解氧化铝冶炼铝是因为氧化铝熔融状态下能导电，与熔点高无关，B项错误；氢氧化铝能与胃酸的主要成分盐酸发生反应，与氢氧化铝受热分解无关，C项错误；明矾中的Al3＋可以水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有很强的吸附能力，可以吸附水中的悬浮物，起到净水作用，D项正确。
3.[铝的化合物之间的转化][上海高考改编]铝元素之间的相互转化如图所示，下列叙述正确的是（ C ）
A.实现①的转化，可通入过量CO2
B.实现②的转化，可加入过量NaOH溶液
C.实现③的转化，可加入过量NaOH溶液
D.实现④的转化，可通入过量NH3
解析 氢氧化铝不能溶于碳酸，通入过量的CO2不能实现①的转化，A项错误；铝盐与过量NaOH溶液发生反应：Al3＋＋4OH－[Al（OH）4]－，不能实现②的转化，B项错误；氢氧化铝与过量的NaOH溶液反应Al（OH）3＋OH－[Al（OH）4]－，可以实现③的转化，C项正确；铝盐溶液中通入过量NH3发生反应Al3＋＋3NH3·H2OAl（OH）3↓＋3NH4＋，不能实现④的转化，D项错误。
4.[有关含铝化合物之间的转化流程][广东高考]七铝十二钙（12CaO·7Al2O3）是新型的超导材料和发光材料。用白云石（主要含CaCO3和MgCO3）和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：
（1）煅粉主要含MgO和 CaO 。用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液Ⅰ中c（Mg2＋）小于5×10－6 ml·L－1，则溶液pH大于 11 [Mg（OH）2的Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3，原因是 若使用（NH4）2SO4，会生成微溶的CaSO4进入滤渣，造成CaCO3产率降低 。
（2）滤液Ⅰ中的阴离子有 NO3－和OH－ （忽略杂质成分的影响）；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会生成 Ca（HCO3）2 ，从而导致CaCO3产率降低。
（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为 Al2O3＋2OH－＋3H2O2[Al（OH）4]－ 。
（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为 2Al＋6H2O电解2Al（OH）3＋3H2↑ 。
（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4－和Al2Cl7－两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应。放电时负极Al的电极反应式为 Al＋7AlCl4－－3e－4Al2Cl7－ 。
解析 （1）白云石煅烧时MgCO3和CaCO3均发生分解反应，得到MgO和CaO。根据Mg（OH）2的Ksp和c（Mg2＋）＜5×10－6ml·L－1，可求得c（OH－）＞1.0×10－3 ml·L－1，则溶液的pH＞11。NH4NO3和（NH4）2SO4溶液均呈酸性，而SO42－易和Ca2＋结合转化成CaSO4微溶物，造成CaCO3产率降低。（2）CaO在NH4NO3溶液中转化成Ca（OH）2和Ca（NO3）2，滤液Ⅰ中含有NO3－和OH－，若滤液Ⅰ中只通入CO2，会生成Ca（HCO3）2。（3）铝片表面的Al2O3与NaOH溶液反应转化为Na[Al（OH）4]。（5）放电时，负极发生氧化反应，且AlCl4－参与电极反应，其反应式为Al－3e－＋7AlCl4－4Al2Cl7－。
5.[海南高考]以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示：
硼镁泥的主要成分如下表：
回答下列问题：
（1）“酸解”时应该加入的酸是 H2SO4 ，“滤渣1”中主要含有 SiO2 （写化学式）。
（2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是 将Fe2＋氧化为Fe3＋ 、 调节溶液pH，使Fe3＋、Al3＋形成氢氧化物沉淀而除去 。
（3）判断“除杂”基本完成的检验方法是 取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液，若溶液未变红，则说明除杂基本完成 。
（4）分离滤渣3应趁热过滤的原因是 防止MgSO4·7H2O结晶析出 。
解析 （1）由于制取的产品是MgSO4·7H2O，所以“酸解”时应加入硫酸。根据硼镁泥的主要成分可知，“滤渣1”中主要含有SiO2。（2）次氯酸钙具有强氧化性，能将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入MgO可以消耗过量的硫酸，调节溶液的pH，从而使Fe3＋、Al3＋形成氢氧化物沉淀而除去。（3）“除杂”基本完成时，滤液中不存在Fe3＋，可以通过检验滤液中是否含有Fe3＋来判断“除杂”是否完成。（4）较低温度下，MgSO4·7H2O的溶解度较小，会结晶析出，造成产品损失，所以分离滤渣3应趁热过滤。
6.[浙江高考]某兴趣小组在定量分析了镁渣[含有MgCO3、Mg（OH）2、CaCO3、Al2O3、Fe2O3和SiO2]中Mg含量的基础上，按如下流程制备六水合氯化镁（MgCl2·6H2O）。
相关信息如下：
①700 ℃只发生MgCO3和Mg（OH）2的分解反应。
②NH4Cl溶液仅与体系中的MgO反应，且反应程度不大。
③“蒸氨”是将氨从固液混合物中蒸出来，且须控制合适的蒸出量。
请回答：
（1）下列说法正确的是 ABD 。
A.步骤Ⅰ，煅烧样品的容器可以用坩埚，不能用烧杯和锥形瓶
B.步骤Ⅲ，蒸氨促进平衡正向移动，提高MgO的溶解量
C.步骤Ⅲ，可以将固液混合物C先过滤，再蒸氨
D.步骤Ⅳ，固液分离操作可采用常压过滤，也可采用减压过滤
（2）步骤Ⅲ，需要搭建合适的装置，实现蒸氨、吸收和指示于一体（用硫酸溶液吸收氨气）。
①选择必须的仪器，并按连接顺序排列（填写代表仪器的字母，不考虑夹持和橡皮管连接）：热源→ a→d→f→c 。
②为了指示蒸氨操作完成，在一定量硫酸溶液中加指示剂。请给出指示剂并说明蒸氨可以停止时的现象 甲基橙，溶液颜色由红色变橙色 。
（3）溶液F经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品。取少量产品溶于水后发现溶液呈碱性。
①含有的杂质是 碱式氯化镁（或氢氧化镁） 。
②从操作上分析引入杂质的原因是 过度蒸发导致氯化镁水解 。
（4）有同学采用盐酸代替步骤Ⅱ中的NH4Cl溶液处理固体B，然后除杂，制备MgCl2溶液。已知金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围：
请给出合理的操作排序（从下列操作中选取，按先后次序列出字母，操作可重复使用）：固体B→a→（ c ）→（ f ）→（ e ）→（ f ）→（ g ）→（ a ）→MgCl2溶液→产品。
a.用盐酸溶解b.调pH＝3.0
c.调pH＝5.0d.调pH＝8.5
e.调pH＝11.0f.过滤
g.洗涤
解析 根据镁渣的成分和题给信息，可知镁渣A在700 ℃煅烧时，MgCO3和Mg（OH）2分解生成MgO，固体B的成分为MgO、CaCO3、Al2O3、Fe2O3和SiO2，加入NH4Cl溶液发生反应：MgO＋2NH4Cl＋H2O⇌MgCl2＋2NH3·H2O，通过蒸氨，使氨气逸出，促进平衡正向移动，提高MgO的转化率。固液混合物D的成分主要为MgCl2、CaCO3、Al2O3、Fe2O3、SiO2，过滤后得到的溶液F的溶质主要为MgCl2，固体渣E中含有CaCO3、Al2O3、Fe2O3和SiO2。溶液F经盐酸酸化、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥得到MgCl2·6H2O。
（1）煅烧样品应在坩埚中进行，不能在烧杯和锥形瓶中进行，A项正确；蒸氨促进反应MgO＋2NH4Cl＋H2O⇌MgCl2＋2NH3·H2O正向移动，提高MgO的溶解量，B项正确；由于NH4Cl溶液与MgO的反应程度不大，先过滤，再蒸氨导致大量未反应的MgO损失，产率降低，C项错误；最后得到的是MgCl2·6H2O，固液分离操作既可以用常压过滤，也可以用减压过滤，D项正确。（2）①装置a用作反应容器，装置d用于导气，装置f用于防倒吸，装置c用于尾气处理（吸收氨），故连接的顺序为热源→a→d→f→c。②当H2SO4溶液中的H2SO4均转化为（NH4）2SO4时，表示蒸氨可以停止，由于硫酸铵溶液显酸性，故应选择甲基橙作指示剂，故蒸氨可以停止时的现象是溶液由红色变为橙色。（3）①产品溶于水后溶液呈碱性，说明可能含有的杂质为Mg（OH）2或Mg（OH）Cl。②引入该杂质最有可能的操作是过度蒸发浓缩导致Mg2＋水解生成Mg（OH）2或Mg（OH）Cl。（4）若用盐酸代替NH4Cl溶液，则用盐酸溶解固体B所得溶液中含有Mg2＋、Al3＋、Fe3＋和Ca2＋。根据金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围，可先将溶液pH调节至5.0，使Fe3＋和Al3＋分别完全转化为Fe（OH）3和Al（OH）3沉淀从而过滤除去，再将溶液pH调节至11.0，将Mg2＋转化为Mg（OH）2，过滤得到Mg（OH）2固体，洗涤后用盐酸溶解即可得到MgCl2溶液，故合理的操作排序为固体B→a→c→f→e→f→g→a。MgO
SiO2
FeO、Fe2O3
CaO
Al2O3
B2O3
30％～40％
20％～25％
5％～15％
2％～3％
1％～2％
1％～2％
金属离子
pH
开始沉淀
完全沉淀
Al3＋
3.0
4.7
Fe3＋
1.1
2.8
Ca2＋
11.3
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