全国版2021高考化学一轮复习课时作业10镁铝及其重要化合物含解析 练习

课时作业(十)　镁、铝及其重要化合物

1．(2019·河北廊坊模拟)镁、铝都是较活泼的金属，下列描述中正确的是(　　)

A．高温下，镁、铝在空气中都有抗腐蚀性

B．镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应

C．镁在点燃条件下可与二氧化碳反应，铝在一定条件下可与氧化铁发生氧化还原反应

D．铝热剂是镁条、铝粉和氧化铁的混合物

C　[在常温下，镁和铝在空气里都能跟氧气反应，生成一层致密的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止金属的继续氧化，所以镁和铝都有抗腐蚀性，但是在高温下能剧烈反应，放出大量热，选项A错误；镁能跟酸反应不能跟碱反应，选项B错误；镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化还原反应生成铁和氧化铝，选项C正确；铝热剂是铝粉和氧化铁的混合物，在铝热反应中，在铝热剂上放供氧剂(氯酸钾)引发反应，中间插一根镁条，为反应提供高温条件，选项D错误。]

2．(2019·江苏连云港模拟)下列各组物质能相互反应得到Al(OH)3的是(　　)

A．Al跟NaOH溶液共热

B．Al(NO3)3跟过量的NaOH溶液反应

C．Al2O3和水共热

D．Al2(SO4)3和过量的氨水反应

D　[Al跟过量的NaOH溶液共热生成NaAlO2，得不到氢氧化铝，故A错误；氢氧化铝是两性氢氧化物，溶于强酸或强碱，Al(NO3)3跟过量的NaOH溶液反应生成NaAlO2，得不到氢氧化铝，故B错误；氧化铝不溶于水，不能与水反应生成氢氧化铝，故C错误；Al2(SO4)3和过量的氨水反应可以得到氢氧化铝，氢氧化铝不溶于弱碱，故D正确。]

3．下列物质的制备方法正确的是(　　)

A．氯化铝溶液和硫化钠溶液反应制备Al2S3

B．用镁粉和空气反应制备Mg3N2

C．用铝粉和MnO2制得锰

D．用电解熔融氯化铝的方法制得单质铝

C　[硫化钠和氯化铝溶液反应，硫离子和铝离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和硫化氢，A错误；镁粉在空气中和氧气也反应，会生成氧化镁，B错误；铝热法可冶炼锰，C正确；氯化铝属于分子晶体，熔融状态下不导电，工业上常用电解熔融的氧化铝来冶炼铝，D错误。]

4．下列反应中的离子方程式书写正确的是(　　)

A．向氯化铝溶液中滴加过量氨水：4NH3·H2O＋Al3＋===AlO＋4NH＋2H2O

B．NH4Al(SO4)2溶液中滴加少量NaOH溶液：NH＋OH－===NH3·H2O

C．向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO＋2H2O

D．向NaAlO2溶液中通入足量CO2：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO

C　[A项，氨水不能溶解Al(OH)3；B项，NH、Al3＋同时存在时，Al3＋与OH－先反应；D项，通足量CO2时，应生成HCO。]

5．(2019·湖北宜昌检测)下列有关转化关系正确的是(　　)

A．MgCO3MgCl2(aq)Mg

B．Mg(OH)2MgCl2(aq)Mg

C．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgO

D．MgCl2(aq)MgCl2(s)Mg

C　[镁是活泼的金属，金属镁的冶炼方法是电解熔融的氯化镁，故A、B项错误；由于Mg2＋的水解，MgCl2(aq)直接蒸干生成Mg(OH)2，得不到MgCl2(s)，错误。]

6．(2019·江西新余段考)将打磨后的镁条放入盛有50 mL蒸馏水的烧杯中，用pH传感器和浊度传感器监测溶液中pH和溶液浊度随时间的变化如图。下列有关描述正确的是(　　)

A．实线表示溶液浊度随时间的变化

B．50 s时向溶液中滴入酚酞试液，溶液变红

C．该实验是在常温下进行的

D．150 s后溶液浊度下降是因为生成的Mg(OH)2沉降

D　[常温下，Mg与水缓慢反应生成Mg(OH)2，溶液变浑浊，随着反应的进行，Mg(OH)2沉降，溶液浊度减小，实线表示溶液的pH变化，故A错误；pH大于8时，酚酞呈红色，50 s时溶液的pH小于8，滴入酚酞后溶液为无色，故B错误；常温下蒸馏水的pH＝7，而图像中水的pH小于6.5，说明该实验不是在常温下进行的，故C错误；Mg(OH)2为难溶物，随着Mg(OH)2的沉降，溶液的浊度下降，故D正确。]

7．(2019·宁夏育才月考)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

C　[操作Ⅰ增大NaOH溶液用量可以使铝土矿中的氧化铝充分溶解，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得到固体氢氧化铝，操作Ⅳ为灼烧，目的是使氢氧化铝分解成氧化铝，B正确；向偏铝酸钠溶液中通入过量CO2后生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，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．(2019·四川广安模拟)为测定某镁铝合金样品中铝的含量，进行了下列实验：取一定量合金，加入100 mL 0.3  mol·L－1稀硫酸，合金完全溶解，产生的气体在标准状况下体积为560 mL；再加入0.2  mol·L－1 NaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化，用去350 mL NaOH溶液。则所取样品中铝的物质的量为(　　)

A．0.005  mol　　　　 B．0.01  mol

C．0.025  mol　　　 D．0.03  mol

B　[根据过程的分析，当沉淀质量不再改变时，溶液中的溶质为NaAlO2、Na2SO4，根据钠元素守恒，有n(Na＋)＝n(AlO)＋2n(SO)，n(Na＋)＝350×10－3×0.2  mol＝0.07  mol，根据硫酸根离子守恒知，n(Na2SO4)＝n(H2SO4)＝n(SO)＝100×10－3×0.3  mol＝0.03  mol，解得n(AlO)＝n(Al3＋)＝0.01  mol 。]

9．(2019·河南郑州模拟)如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线，下列判断错误的是(　　)

A．①线表示Al3＋的物质的量的变化

B．x表示AlCl3的物质的量

C．③线表示Al(OH)3的物质的量的变化

D．④线表示AlO的物质的量的变化

B　[AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液，开始有沉淀生成后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1，显然符合题意，则x表示NaOH的物质的量，B项错误；另一种方式是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。]

10．(2019·安徽马鞍山模拟)如图是实验室制取无水氯化镁的装置图，下列有关表述正确的是(　　)

A．装置A中圆底烧瓶中可以换成固体MnO2

B．如果直接加热MgCl2·6H2O不能得到无水氯化镁，将得到Mg(OH)Cl或MgO

C．尾气吸收可以用浓硫酸作为吸收剂进行吸收

D．金属镁在空气中燃烧，剧烈反应生成氧化镁，如果金属镁燃烧发生火灾，要立即用二氧化碳灭火器进行灭火

B　[该制备原理是在HCl的环境下，加热MgCl2·6H2O晶体，防止水解，制备无水氯化镁。A．装置A的作用是产生HCl气体，装置A中圆底烧瓶中可以换成固体MnO2，不能产生HCl气体，故A错误；B．直接镁离子水解，不能得到无水氯化镁，可能得到Mg(OH)Cl或MgO，故B正确；C．实验尾气中含有HCl，会污染空气，浓硫酸不能吸收HCl，可以用水吸收，需防倒吸，故C错误；D．Mg可以在二氧化碳中燃烧，Mg失火不能用二氧化碳灭火器进行灭火，故D错误。]

11．(2019·辽宁鞍山一模)某学习小组设计如下实验制备Mg3N2并进行定性分析。请回答下列问题：

【制备】(装置如图所示)

(1)A装置用于制备NH3，试分析氢氧化钠固体的作用：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)仪器b为多孔球泡，其作用是________________________；浓溴水中发生反应的化学方程式为_______________________________________________________。

(3)E装置中发生反应的化学方程式为____________________。

(4)整套装置存在着明显缺陷，你的改进措施是____________________。

【定性分析】

(5)步骤一：取少量氮化镁产品于洁净的试管中，加足量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，试管口有刺激性气味的气体生成，写出氮化镁与水反应的化学方程式：____________________________。

(6)步骤二：弃去上层清液，加入稀盐酸，观察到沉淀全部溶解且冒出气泡。该步骤中产生气泡的化学方程式为__________________________。

解析　(1)氢氧化钠溶于水放热，促进氨水的分解；同时使溶液中c(OH－)增大，使NH3＋H2ONH＋OH－的平衡逆向移动，有利于氨气的逸出，故向NaOH固体中滴加浓氨水可制备NH3。(2)多孔球泡可使氨气与溴水充分接触，提高吸收效率；Br2能氧化NH3生成N2，则浓溴水中发生反应的化学方程式为3Br2＋8NH3===6NH4Br＋N2或3Br2＋2NH3===6HBr＋N2。(3)Mg在N2中燃烧生成Mg3N2，发生反应的化学方式为3Mg＋N2Mg3N2。(4)因Mg3N2易水解，则需要在E装置后添加一个装有碱石灰的干燥管，防止空气中的水蒸气进入E中。(5)步骤一，根据题给信息易推出，氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨气，根据原子守恒，发生反应的化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑。(6)步骤二，弃去上层清液，加入盐酸，若观察到有气泡产生，则证明产物中含有未反应的镁，反应的化学方程式为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑。

答案　(1)氢氧化钠溶于水放热，促进氨水的分解；同时使溶液中c(OH－)增大，使NH3＋H2ONH＋OH－的平衡逆向移动，有利于氨气的逸出

(2)增大氨气与溴水的接触面积，提高吸收效率　3Br2＋8NH3===6NH4Br＋N2(或3Br2＋2NH3===6HBr＋N2)

(3)3Mg＋N2Mg3N2

(4)在E装置后添加一个装有碱石灰的干燥管

(5)Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑

(6)Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑

12．(2019·四川南充考试)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、MgSO4，含少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·3H2O。实验过程如下：

1为加快酸溶速率，可采取的办法有　　　　　，写出酸溶时废渣中主要成分发生反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

2加入H2O2氧化时发生发应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。

3用萃取分液的方法除去溶液中的Fe3＋。

①检验溶液中是否含有Fe3＋的最佳试剂是　　　　　。

②为使Fe3＋尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向水溶液中加入一定量的萃取剂，　　　　　、静置、分液，并重复多次。

③萃取时，向混合溶液含Fe3＋、Al3＋、Mg2＋中加入适量盐酸，使Fe3＋与Cl－生成[FeCl4]－，再用足量的乙醚Et2O进行萃取，乙醚与H＋结合，生成了Et2O·H＋，由于[FeCl4]－与Et2O·H＋容易形成缔合物Et2O·H＋·[FeCl4]－。该缔合物中，Cl－和Et2O分别取代了Fe3＋和H＋的配位水分子，并且中和了电荷，具有疏水性，能够溶于乙醚中。因此，就从水相转移到有机相中。该萃取剂不能萃取Al3＋、Mg2＋的原因是________________________________________。

4已知：Ksp[AlOH3]＝1.0×10－33，Ksp[MgOH2]＝1.0×10－12，pH＝8.5时MgOH2开始沉淀。室温下，除去MgSO4溶液中的Al3＋使其浓度小于1×10－6  mol·L－1，需加入氨水调节溶液pH的范围为　　　　　。

5向滤液中加入Na2CO3溶液生成MgCO3沉淀并用蒸馏水洗涤，检验沉淀是否洗净的操作是_______________________________________________________________________。

6干燥时需低温干燥，温度较高时发生副反应，写出MgCO3·3H2O在323 K时发生转化的化学方程式：

________________________________________________________________________。

不同反应温度下所得水合碳酸镁的X射线衍射谱图

解析　1适当升高温度、用工具搅拌、提高硫酸浓度等都可以加快酸溶速率；酸溶时废渣中的MgCO3、Fe、Al的氧化物都能被酸溶解，其中主要成分发生反应的化学方程式为MgCO3＋H2SO4===MgSO4＋H2O＋CO2 ↑。2H2O2溶液能与Fe2＋发生氧化还原反应，反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。3①检验溶液中是否含有Fe3＋的最佳方法是加入KSCN溶液，若溶液变成红色，说明含有Fe3＋。②萃取时，为使溶质尽可能多的被萃取，应充分振荡。③根据题意，Fe3＋与Cl－生成[FeCl4]－，再用足量的乙醚Et2O进行萃取，乙醚与H＋结合，生成了离子Et2O·H＋，由于[FeCl4]－与Et2O·H＋容易形成缔合物Et2O·H＋·[FeCl4]－，能够溶于乙醚中，因此，Fe元素就从水相转移到有机相中。而Al3＋、Mg2＋与Cl－结合生成配离子的能力很弱，Al3＋、Mg2＋仍然留在水相中。4pH＝8.5时MgOH2开始沉淀。室温下，除去MgSO4溶液中的Al3＋，Ksp[AlOH3]＝1×10－33＝cAl3＋·c3OH－，AlOH3完全沉淀时，cAl3＋<1×10－6  mol·L－1，则cOH－>1×10－9  mol·L－1，cH＋<1×10－5  mol·L－1，pH>5，故pH的范围是5.0<pH<8.5。5检验沉淀是否洗净只需要检验最后一次洗涤液中是否存在SO即可，具体方法为取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤干净。6由题图可知，MgCO3·3H2O在323 K时转化成Mg5OH2CO34·4H2O，反应的化学方程式为5MgCO3·3H2OMg5(OH)2(CO3)4·4H2O＋CO2↑＋10H2O。

答案　(1)适当升高温度(或搅拌、提高硫酸浓度等，答案合理即可)

MgCO3＋H2SO4===MgSO4＋H2O＋CO2↑

(2)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O

(3)①KSCN溶液　②充分振荡　③Al3＋、Mg2＋与Cl－结合(生成配离子)的能力很弱

(4)5.0～8.5

(5)取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤干净

(6)5MgCO3·3H2OMg5(OH)2(CO3)4·4H2O＋CO2↑＋10H2O