2022版高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第2节镁铝及其重要化合物训练含解析

第2节 镁、铝及其重要化合物

[A组·基础练习]

1．下列说法中正确的是(　　)

A．Al2O3、MgO可用作耐高温材料，二氧化硅是生产光纤制品的基本原料

B．铝、铁、铜相比较，在地壳中铜元素的含量最低，铁元素含量最高

C．工业上采用电解熔融Al2O3、MgO的方法冶炼Al、Mg

D．用纯碱制玻璃、用铁矿石炼铁、用氨制碳酸铵的反应都会产生温室气体

【答案】A

2．(2021·广东广州模拟)下列关于铝及其化合物的叙述正确的是(　　)

A．铝罐可久盛食醋

B．铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体物质增重

C．氢氧化铝可作胃酸的中和剂

D．明矾用作净水剂不涉及化学变化

【答案】C

【解析】食醋中含有醋酸，能与铝及氧化铝反应，因此铝罐不可久盛食醋，A错误；铝与氧化铁发生铝热反应生成氧化铝和铁，根据质量守恒定律可知反应后固体质量不变，B错误；氢氧化铝能与盐酸反应，可作胃酸的中和剂，C正确；明矾溶于水，电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体而净水，涉及化学变化，D错误。

3．镁铝性质相似，下表中对两者的对比不正确的是(　　)

【答案】B

【解析】铝能被Cl2、O2氧化，能与某些金属氧化物发生铝热反应，与水反应很不明显，但与强碱溶液反应；Mg能在N2、O2、CO2中燃烧，能与沸水反应，但不能与强碱溶液反应。

4．(2021·山东烟台月考)某同学通过系统实验探究铝及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)

A．向氯化铝溶液中滴加过量氨水，最终得到澄清溶液

B．等质量的铝粉分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应制得等质量的氢气

C．常温下铝与浓硝酸反应制得大量的NO2

D．AlCl3溶液加热蒸干得到无水氯化铝晶体

【答案】B

【解析】Al(OH)3不溶于氨水，A错误；常温下铝与浓HNO3发生钝化，C错误；蒸发AlCl3溶液促进AlCl3的水解，得到Al(OH)3，D错误。

5．把X溶液逐滴滴入Y溶液中，与把Y溶液逐滴滴入X溶液中，反应现象不同的是(　　)

【答案】B

【解析】A，C，D三项中，无论前者滴入后者还是后者滴入前者，反应现象均相同；若将NaAlO2溶液滴入盐酸中，开始盐酸过量，没有沉淀生成，随着NaAlO2溶液的增多，会产生Al(OH)3白色沉淀，若将盐酸滴入NaAlO2溶液中，开始盐酸少量，会立即产生Al(OH)3白色沉淀，随着盐酸的过量，最后白色沉淀逐渐溶解，反应现象不同，B符合题意。

6．(2019·天津静海模拟)下列各组物质，不能按a→b→c(“→”表示反应一步完成)关系转化的是(　　)

【答案】C

【解析】铝不能直接生成氢氧化铝，C错误。

7．从海水中提取镁的工艺流程如下图所示：

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

【答案】B

【解析】电解MgCl2时，阳极产生Cl2，B错误；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，C正确；①、③、⑥分别为化合反应、复分解反应、分解反应，D正确。

[B组·提高练习]

8．(2021·江苏镇江联考)工业上以铝土矿(主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：

下列叙述正确的是(　　)

A．反应①中试剂X是氢氧化钠溶液

B．试剂Y是HCl，它与AlO反应生成氢氧化铝

C．图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应

D．将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果

【答案】A

【解析】若试剂Y是HCl，过量的盐酸与AlO反应生成Al3＋，B错误；图中所示转化只有一步是氧化还原反应2Al2O34Al＋3O2↑，C错误；试剂X为氢氧化钠溶液，滤渣C为氧化铁，滤液A为偏铝酸钠和氢氧化钠混合溶液，通入过量二氧化碳气体，发生反应：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，故不能对换，D错误。

9．(2020·湖南衡阳第八中学月考)生产上用过量烧碱溶液处理某矿物(含Al2O3、MgO)，过滤后得到滤液用NaHCO3溶液处理，测得溶液pH和Al(OH)3生成的量随加入的NaHCO3溶液体积变化的曲线如下：

下列有关说法不正确的是(　　)

A．NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8 mol·L－1

B．b点与c点溶液所含微粒种类相同

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

【答案】A

【解析】前8 mL碳酸氢钠与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，最终生成氢氧化铝0.032 mol，消耗碳酸氢钠是32 mL，根据NaAlO2＋NaHCO3＋H2O===Al(OH)3↓＋Na2CO3可知消耗碳酸氢钠0.032 mol，溶液中偏铝酸钠是0.032 mol，NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.032 mol÷0.032 L＝1.0 mol·L－1，A错误；b点与c点发生偏铝酸钠与碳酸氢钠反应生成碳酸钠和氢氧化铝沉淀，且偏铝酸钠过量，因此溶液所含微粒种类相同，B正确；氧化镁与氢氧化钠溶液不反应，所以a点溶液中存在的离子是Na＋、AlO、OH－、H＋，C正确；生成沉淀的离子方程式为HCO＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，D正确。

10．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：SiO2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Ⅰ”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Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是__________。

(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如下图所示。阳极的电极反应式为________________________，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)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O

(2)减小　(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化

(4)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑　H2

(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜

【解析】(1)Al2O3为两性氧化物，在NaOH溶液中会溶解生成NaAlO2。(2)加入的NaHCO3与过量的NaOH反应，导致溶液的pH减小。(3)电解Al2O3时阳极上生成O2，O2会氧化石墨。(4)阳极上OH－失去电子生成O2，由H2O电离出的H＋可以与CO反应生成HCO。阴极上H2O放电生成H2。

11．镁及其化合物是实验设计的热点载体，查阅资料。

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：NH＋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、CO2、N2等与镁反应　(3)E中产生气泡，瘪气球缓慢鼓起　(4)产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝　(5)11Mg＋4NO28MgO＋Mg3N2＋N2(写成4Mg＋2NO24MgO＋N2、3Mg＋N2Mg3N2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、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)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。

12．金属镓有“电子工业脊梁”的美誉，它与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如下图所示：

(1)元素Ga位于Al的下一周期，写出镓(Ga)的原子结构示意图为________，CO2的电子式为__________。

(2)下列有关Al、Ga的说法不正确的是__________。

A．由流程图可知酸性：Al(OH)3＞ Ga(OH)3

B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3

C．Ga(OH)3可由Ga2O3与水反应得到

D．与酸反应的剧烈程度： Al＜Ga

(3)步骤二中不能通入过量的CO2，理由____________________(用离子方程式表示)。

(4)氮化镓在电和光的转化方面性能突出，是迄今理论上光电转化效率最高的材料。氮化镓(GaN)的一种制备方法是采用GaCl3与NH3在一定条件下反应，写出该反应的化学方程式____________________ 。

【答案】(1)　　(2)AC

(3)GaO＋CO2＋2H2O===Ga(OH)3↓＋HCO

(4)GaCl3＋NH3GaN＋3HCl