第08讲镁及其重要化合物2024年高考化学精准一轮复习讲义（解析板）

第08讲镁及其重要化合物（解析板）知识主线：MgMgOMgCl2Mg(OH)2一、镁及其重要化合物的性质1．镁的性质(1)物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性(2)镁的结构和存在：镁的原子结构示意图为，从原子结构来看，镁原子最外层有2个电子，在化学反应中钠原子很容易失去2个电子而形成最外层为8个电子稳定结构，因此金属镁的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性它们都是活泼的金属，在自然界中全部以化合态的形式存在(地壳和海水中)(3)化学性质=1\*GB3①与非金属反应(O2、Cl2、N2等)a．与O2反应：2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO(发出耀眼的白光)b．与Cl2反应：Mg＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))MgCl2c．与N2反应：3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2d．与S反应：Mg＋SMgS=2\*GB3②与H2O反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑(冷水慢，沸水快)=3\*GB3③与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应：Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑④与CO2反应：2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO＋C(剧烈燃烧，生成白色粉末和黑色固体)=5\*GB3⑤与盐溶液反应：Mg＋CuSO4=MgSO4＋CuMg＋Cu2+Mg2+＋Cu(4)镁的用途镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件镁制造信号弹和焰火；冶金工业上用作还原剂和脱氧剂【注意】=1\*GB3①Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火=2\*GB3②镁也可在氮气中燃烧，生成氮化镁(Mg3N2)，氮化镁能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀并放出氨气2．氧化镁(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点较高，是优良的耐火材料(2)化学性质：属于碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性=1\*GB3①与水能缓慢反应：MgO＋H2O=Mg(OH)2=2\*GB3②能与酸反应：MgO＋2H＋=Mg2＋＋H2O(3)工业制备(煅烧碳酸镁)：MgCO3MgO＋CO2↑(4)主要用途：氧化镁熔沸点高，可制造耐火、耐高温器材3．氢氧化镁(1)物理性质：白色固体，难溶于水的中强碱，能使酚酞试液变为浅红色(2)化学性质=1\*GB3①能与酸反应：Mg(OH)2＋2H+=Mg2+＋2H2O=2\*GB3②热稳定性差：Mg(OH)2MgO＋H2O=3\*GB3③溶解度小于碳酸镁：MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑(3)实验室制法=1\*GB3①将NaOH溶液滴入MgCl2溶液中：Mg2+＋2OH—=Mg(OH)2↓=2\*GB3②将氨水滴入MgSO4溶液中：Mg2+＋2NH3·H2O=Mg(OH)2↓＋2NH4+4．从海水中提取镁的流程(1)工艺流程(2)基本步骤及主要反应制熟石灰CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑，CaO＋H2O=Ca(OH)2沉淀Mg2＋Mg2＋＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋Ca2＋酸化，制备MgCl2Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O蒸发浓缩、冷却结晶析出MgCl2·6H2O脱水，制备无水MgCl2在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁电解熔融的MgCl2，制备镁MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑【注意】①MgCl2·6H2O加热脱水制无水氯化镁时，为了防止MgCl2水解生成Mg(OH)2，Mg(OH)2加热分解得到MgO需在HCl气流中加热②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却例1．通过下列实验装置与实验现象，能达到实验目的的是选项AB实验目的验证石蜡油分解产物中是否含有乙烯制备NaHCO3晶体实验装置实验现象溴的四氯化碳溶液褪色锥形瓶中有白色晶体析出选项CD实验目的测定中和反应反应热制备无水氯化镁固体实验装置

实验现象混合溶液温度升高至不再变化硬质玻璃管内的白色晶体变为白色粉末A．A B．B C．C D．D【答案】D【详解】A．溴的四氯化碳溶液褪色，只能说明石蜡油分解产物中含有不饱和烃，不能验证石蜡油分解产物中是否含有乙烯，A错误；B．根据侯氏制碱法可知，二氧化碳须通入含有氨水的饱和食盐水中才能生成碳酸氢钠和氯化铵，由于碳酸氢钠溶解度较小，以晶体的形式析出，B错误；C．题给装置中缺少泡沫盖板，散热太多，不能准确测定中和反应反应热，C错误；D．氯化镁晶体在氯化氢的氛围中加热失水，镁离子的水解受到抑制，可得到无水氯化镁，D正确；故答案选D。例2．Mg3N2常用于制备其它超硬、耐高温的氮化物，实验室通过CuO氧化NH3制得N2，然后与镁反应得到Mg3N2.已知Mg+2NH3Mg(NH2)2+H2，Mg3N2是一种浅黄色粉末，易水解。下列说法错误的是A．装置A中分液漏斗中的溶液为浓氨水B．实验开始时应先点燃C处酒精灯，再点燃E处酒精灯C．装置D的作用只是干燥N2D．取反应后装置E所得固体少许，滴入蒸馏水，可检验是否有Mg3N2【答案】C【分析】该实验主要是N2与Mg在加热时反应生成Mg3N2。A中长颈漏斗中是浓氨水，加入烧瓶中遇生石灰释放NH3，B中碱石灰吸收NH3中的水。在C装置中NH3与CuO在加热情况下反应生成N2，D中浓硫酸吸收N2中的水和NH3后，N2进入E中与Mg反应。F装置可以防止空气中的CO2、H2O等进入装置中与Mg及Mg3N2反应。【详解】A．装置A中分液漏斗中的溶液是浓氨水，流入烧瓶中与CaO接触会产生NH3，A正确；B．实验进行时应先点燃C处的酒精灯，等产生的较纯的N2进入E中时再点燃E中酒精灯，B正确；C．装置D中浓硫酸吸收的是N2中的水蒸气和氨气，因此不只是干燥氮气的作用，C错误；D．取反应后装置E所得固体少许，滴入蒸馏水，Mg3N2和水反应生成氢氧化镁和氨气，若闻到刺激性气味，则有Mg3N2，D正确；故选：C。例3．用镁还原可制取高熔点的金属钛，工艺流程如图。下列说法不正确的是A．工业上电解熔融可制备金属MgB．“高温还原”时，发生反应的化学方程式为C．用金属镁还原过程中需通入或Ar作保护气D．“真空蒸馏”的目的是使Mg、气化，实现与Ti的分离【答案】C【分析】工业生产一般采用电解熔融的方法制镁，所得Mg通过“高温还原”、发生反应制取金属钛，再经过真空蒸馏提纯钛等步骤得到钛产品。【详解】A．由于MgO的熔点高，电解MgO制备金属Mg能耗大，工业生产一般采用电解熔融的方法，A项正确；B．还原时，发生反应的化学方程式为，B项正确；C．点燃下金属镁和能反应，则用金属镁还原过程中不能用作保护气，可通入Ar作保护气，C项错误；D．真空蒸馏时，需要将金属Mg、分离除去，由于金属钛的熔点很高，因此真空蒸馏的目的是为了降低单质Mg和的沸点，使Mg、气化，实现与Ti的分离，D项正确；答案选C。例4．是一种新型储氢合金，该合金在一定条件下完全吸氢的化学方程式为，得到的混合物⋅L1HCl溶液中能完全释放出氢气。下列说法正确的是A．该合金的熔点介于金属镁和金属铝的熔点之间B．中，两种元素的化合价均为零价C．在氮气保护下，将一定比例的Mg、Al单质熔炼可获得该合金D．一定条件下，17mol和12molAl与盐酸完全反应，释放氢气的总量为52mol【答案】D【详解】A．合金的熔点比各成分的熔点都低，该合金的熔点低于金属镁、金属铝的熔点，A错误；B．中，H的化合价为1，Mg的化合价为+2，B错误；C．在氮气条件下，一定温度下熔炼，镁和氮气会发生反应：，C错误；D．一定条件下，17mol与盐酸完全反应生成34mol氢气，12molAl与盐酸完全反应生成18mol氢气，共放出52mol氢气，D正确；故选D。例5．以水泥厂的废料(主要成分为，含少量等杂质)为原料制备的工艺流程如下：已知：下列说法正确的是A．为提高酸浸速率，可使用浓硫酸 B．试剂X可以是C．滤渣为 D．操作a所得滤液经处理后可循环利用【答案】D【分析】水泥厂的废料（主要成分为MgO，还有少量等杂质）制取MgSO4•7H2O，废料加入足量稀硫酸，都与硫酸反应，转化为对应的硫酸盐，SiO2不与硫酸反应，向反应后溶液中加入次氯酸钠溶液氧化亚铁离子为铁离子，同时使锰离子转化为MnO2沉淀，再加入氧化镁等物质调节溶液的pH值，除去锰离子、铁离子、铝离子，过滤，将滤液进行一系列操作得到MgSO4•7H2O；据此分析解题。【详解】A．适当升温（或粉碎或搅拌）即可提高浸取速率，不需要使用浓硫酸，故A错误；B．试剂X为氧化镁或碳酸镁，不能为，故B错误；C．滤渣为、MnO2，故C错误；D．操作a是从溶液中经过一系列过程得到晶体，过滤时溶液中含有硫酸镁，为了提高原料中镁的利用率，操作a后滤液的处理方法是将操作a后的母液循环利用，故D正确；故答案选D。例6．科学家们创造出了最轻的镁同位素18Mg，18Mg与24Mg具有A．不同电子数 B．不同物理性质C．不同核电荷数 D．不同化学性质【答案】B【详解】A．18Mg和24Mg都具有12个电子，A错误；B．18Mg和24Mg相对原子质量不同，物理性质不同，B正确；C．18Mg和24Mg核电荷数均为12，C错误；D．18Mg和24Mg最外层电子数均为2，两者化学性质相同，D错误；故答案选B。例7．菱镁矿(主要成分为，还含有少量、)制备的流程如图。下列说法正确的是A．步骤(Ⅰ)得到的滤渣主要成分为 B．步骤(Ⅱ)发生的反应有2个C．步骤(Ⅲ)操作可在蒸发皿中进行 D．滤液Y中加入足量氨水可得到白色沉淀【答案】A【分析】菱镁矿中加入盐酸，SiO2不与盐酸反应，则滤渣为SiO2，滤液X中加入足量NaOH，生成氢氧化镁沉淀和偏铝酸钠，滤液Y为偏铝酸钠，氢氧化镁灼烧生成氧化镁。【详解】A．菱镁矿主要成分为，还含有少量、等，加入足量盐酸，过滤，滤渣是，A正确；B．滤液X中含有的阳离子主要有、、，加入足量溶液后，发生的反应至少有3个，B错误；C．步骤(Ⅲ)灼烧在坩埚中进行，C错误；D．滤液Y主要成分为，加入足量氨水无法生成白色沉淀，D错误；故答案选A。例8．短周期主族元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大，X的简单氢化物的水溶液呈碱性，X、W同主族；Y的最外层电子数是次外层的3倍；金属元素Z的最外层电子数等于其K层电子数；W、Q的最外层电子数之和是Y的最外层电子数的2倍，下列说法不正确的是A．X、Y两种元素能形成多种化合物B．工业上电解熔融Z的氯化物来获得Z单质C．X、Y、W三种元素气态氢化物的稳定性：Y>X>WD．Q的氧化物对应的水化物一定为强酸【答案】D【分析】短周期主族元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大。X的简单氢化物的水溶液呈碱性，X为N元素；X、W同主族，W为P元素；Y的最外层电子数是次外层的3倍，Y为O元素；Z为金属元素，且Z原子最外层电子数等于其K层电子数，则Z为Mg元素；W(P)的最外层电子数为5、Y(O)的最外层电子数为6，设Q的最外层电子数为x，由题W、Q的最外层电子数之和是Y的最外层电子数的2倍，则5+x=l2，x=7，则Q为Cl元素。根据以上分析可知X、Y、Z、W、Q分别为N、O、Mg、P、Cl元素，以此解题。【详解】A．N、O元素间能形成NO、NO2、N2O4等多种化合物，A正确；B．工业上电解熔融MgCl2来获得Mg，B正确；C．N、O、P三种元素的非金属性强弱顺序为O>N>P，故其气态氢化物稳定性顺序为Y>X>W，C正确；D．氯的含氧酸HClO为弱酸，HClO4为强酸，D错误；故选D。例9．下列有关物质性质与用途具有对应关系的是A．熔点很高，可用作耐高温材料B．受热易分解，可用于制胃酸中和剂C．溶液显酸性，可用于蚀刻印刷铜制电路板D．溶液能与反应，可用作漂白剂【答案】A【详解】A．具有高熔点的物质可用作耐高温材料，熔点很高，可用作耐高温材料，A正确；B．能与酸反应生成铝盐和水，可用于制胃酸中和剂，但不能长期使用，与受热易分解无关，B错误；C．具有强氧化性，能与Cu反应，将Cu溶解，所以溶液可用于蚀刻印刷铜制电路板，与其水解显酸性无关，C错误；D．具有强氧化性，可用作漂白剂，与溶液能与反应关系不大，D错误；故选A。例10．钛合金材料已经广泛应用于国防、航天、医疗等领域。已知常温下钛()与酸、碱均不反应，高温下能被空气氧化。由钛铁矿(主要成分为)提取金属钛的主要流程如图所示。下列有关叙述正确的是A．基态原子的价层电子排布式为B．可用稀盐酸或稀氢氧化钠溶液除去金属钛中的少量镁单质C．步骤Ⅱ中焦炭为还原剂，为还原产物D．步骤Ⅲ需在氮气氛围中进行，防止金属被空气氧化【答案】C【分析】由流程可知，I中发生反应2FeO+CCO2↑+2Fe，Ⅱ中发生反应TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO，Ⅲ中发生反应2Mg+TiCl42MgCl2+Ti。【详解】A．Ti的原子序数为22，其基态原子的价层电子排布式为3d24s2，A错误；B．常温下钛与酸、碱均不反应，镁与稀盐酸反应，但与氢氧化钠溶液不反应，因此可用稀盐酸除去金属钛中的少量镁单质，不能用氢氧化钠溶液，B错误；C．Ⅱ中发生反应TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO，碳元素化合价升高，C为还原剂，CO为氧化产物，氯元素化合价降低，氯气为氧化剂，TiCl4为还原产物，C正确；D．Ⅲ中发生反应2Mg+TiCl42MgCl2+Ti，镁与氮气反应生成氮化镁，不能在氮气氛围中进行，D错误；答案选C。1．金属Mg及其化合物有重要的用途，请回答下列问题（1）MgO的重要用途有。（写出一种）（2）井水中含有较多的Ca2+、Mg2+、HCO3等离子，可以通过煮沸的方式将Mg2+转化为Mg(OH)2，发生的离子方程式是：。（3）金属Mg可以用来冶炼Ti:2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2。可以用作该反应保护气的是。A．HeB．CO2C．N2D．HCl（4）在蒸发皿中放入研细的碘和镁粉，无现象，滴入几滴水后立即产生大量的紫烟，紫烟的成分是（填分子式）；对于实验中水的作用，甲同学认为是水溶解了I2，增大了I2与Mg的接触面积，导致了反应加快，乙同学认为是I2与H2O反应生成了酸，是酸与Mg反应放出热量，加快了I22的CCl4溶液、0.01mol/LI2水、I2粉、Mg粉、蒸馏水，设计实验证明哪位同学的说法合理：。（包括实验过程、现象和结论）（5）一种新型的MgH2O2酸性介质电池工作原理如图，正极发生的电极方程式为：。【答案】做耐火材料或冶炼MgMg2++2HCO3Mg(OH)2↓+2CO2↑AI24溶液于试管中，加入少量Mg粉，振荡；再加入少量蒸馏水振荡，对比加水前后反应的快慢，如加快明显说明乙同学正确，如加快不明显，说明甲同学正确。或取两支试管，分别加入相同体积的两种碘的溶液，同时加入相同量的Mg粉，观察两支试管反应的快慢，如盛水溶液的试管明显快些，说明乙同学正确，如两试管反应速度相差不大，说明甲同学正确H2O2+2H++2e=2H2O【详解】（1）MgO的重要用途有做耐火材料或冶炼Mg等；（2）加热时促进镁离子和碳酸氢根离子的水解反应，因此发生的离子方程式是Mg2++2HCO3Mg(OH)2↓+2CO2↑；（3）镁与CO2、氮气和氯化氢均反应，所以可以用作该反应保护气的是He，答案选A；（4）碘是紫黑色固体，所以紫烟的成分是I24溶液于试管中，加入少量Mg粉，振荡；再加入少量蒸馏水振荡，对比加水前后反应的快慢，如加快明显说明乙同学正确，如加快不明显，说明甲同学正确。或取两支试管，分别加入相同体积的两种碘的溶液，同时加入相同量的Mg粉，观察两支试管反应的快慢，如盛水溶液的试管明显快些，说明乙同学正确，如两试管反应速度相差不大，说明甲同学正确；（5）原电池中正极发生得到电子的还原反应，因此正极是双氧水得到电子，电极方程式为H2O2+2H++2e=2H2O。2．镁合金及镁的化合物在生产、生活中有着广泛的应用。（1）镁在元素周期表中的位置是。（2）用水氯镁石（主要成分为MgCl2·6H2O）制备金属镁的关键流程如下：①一段脱水后，残留固体质量占原样品质量的64.5%，试确定生成物的化学式。②二段脱水时，溶入H2和Cl2燃烧产物的目的是。③该工艺中可循环使用的物质有（3）储氢材料Mg(AlH4)2在110200℃的反应为：Mg(AlH4)2=MgH2+2Al+3H2↑，每转移6mol电子生成氢气的物质的量为mol。（4）碱式碳酸镁密度小，是橡胶制品的优良填料，可用复盐MgCO3·(NH4)2CO3·2H2O作原料制备。①40℃时，复盐开始热解生成MgCO3·3H2O，并有气体产生，该反应的化学方程式为。②制备过程中，需要用到卤水（氯化镁溶液）。某科研小组用沉淀滴定法分析产品中Cl的含量，称取6.1000g产品用适量硝酸溶解，经稀释等步骤最终配得500mL的溶液。a．准确量取25.00mL待测液，用0.1000mol/LAgNO3标准液滴定，滴定前后滴定管中的液面读数如图所示，则滴定过程中消耗标准液的体积为mL。b.AgClAgBrAgIAg2CrO4Ksp2×10105.4×10138.3×10172×1012颜色白淡黄黄砖红参照上表数据及信息分析，滴定时可以作指示剂的是（填数字序号）。①CaCl2

②NaBr

③NaI

④K2CrO4c．滴定时，应将溶液调成中性，不能是强酸性或强碱性，其中不能是强碱性的原因是。d．产品中氯的质量分数为（保留三位有效数字）。【答案】第三周期第ⅡA族MgCl2·H2O防止MgCl2·2H2O脱水过程中发生水解反应HCl、Cl23MgCO3·(NH4)2CO3·2H2OMgCO3·3H2O+CO2↑+2NH3↑16.00④碱性条件下AgNO3会生成Ag2O18.6%【详解】(1)镁为12号元素，在元素周期表中位于第三周期第ⅡA族，故答案为第三周期第ⅡA族；(2)①图中AB线段为“一段脱水”，设对应固体物质的化学式为MgCl2•xH2O，根据=0.645，计算得x=2，所以B的化学式为MgCl2•2H2O，故答案为MgCl2•2H2O；②二段脱水中通入HCl可以抑制MgCl2的水解，故答案为为防止MgCl2•2H2O脱水过程中发生水解反应；③根据制备金属镁工艺的关键流程分析，循环使用的物质是加入后在反应过程中又重新生成的物质，分析可知是氯气和氯化氢，故答案为HCl，Cl2；(3)储氢材料Mg(AlH4)2在110℃200℃的反应为：Mg(AlH4)2=MgH2+2Al+3H2↑，反应中生成3molH2转移电子6mol，所以每转移6mol电子生成3molH2，故答案为3；(4)①根据元素守恒可知，复盐开始热解生成MgCO3•3H2O，并有气体产生，该气体应为二氧化碳和氨气，所以反应的化学方程式为MgCO3·(NH4)2CO3·2H2OMgCO3·3H2O+CO2↑+2NH3↑

，故答案为MgCO3·(NH4)2CO3·2H2OMgCO3·3H2O+CO2↑+2NH3↑；②a．根据滴定前后滴定管中的液面读数可知硝酸银标准液的体积为18.5mL2.5mL=16.00mL，故答案为16.00；b.指示剂的作用是指示出氯离子恰好沉淀完全，即让氯离子先沉淀，沉淀完全后，再滴入硝酸银溶液会生成一种颜色不同的沉淀来指示沉淀终点，氯化银、溴化银、碘化银的组成都是1：1，依据Ksp可以直接比较溶解性大小为氯化银＞溴化银＞碘化银；随Ksp的减小，应先出现碘化银沉淀、再出现溴化银，最后才沉淀氯化银，所以①、②、③不符合滴定实验的目的和作用，铬酸银的阳、阴离子个数比为2：1，可以计算相同浓度的银离子沉淀氯离子、铬酸根离子需要的浓度，依据Ksp计算得到，Ksp(AgCl)=c(Ag+)c(Cl)=2×1010，Ksp(Ag2CrO4)=c(Ag+)2c(CrO42)=2.0×1012，c(Cl)=，c(CrO42)=；所以同浓度的银离子需要的氯离子浓度小于铬酸根离子浓度，说明铬酸银溶解度大于氯化银；加入K2CrO4，做指示剂可以正确的测定氯化物的含量，故④正确；故答案为④；c．碱性条件下，硝酸银会生成氢氧化银或氧化银沉淀，影响沉淀滴定，所以滴定时，溶液不能是强碱性，故答案为碱性条件下，硝酸银会生成氢氧化银或氧化银沉淀；d．根据氯离子的物质的量与反应的硝酸银的物质的量相等可知，n(Cl)=0.016L×0.1000mol/L=0.0016mol，产品中氯的质量分数=×100%=18.6%，故答案为18.6%。3．氮化镁(Mg3N2)是工业上应用广泛的离子化合物，极易与水发生剧烈水解反应。制备氮化镁的装置如图所示。请回答下列问题：(1)氮气的电子式；氮化镁晶体中组成微粒的半径大小排列顺序为。(2)实验时先在5内加入镁粉，接下来正确的操作顺序(填序号)。①升温至1073K

②加热半小时

③通氮气15min

④停止通氮气

⑤冷却至室温(3)1和7中加入了相同的试剂(填名称)，作用为；6的作用为。(4)若将24.000g镁放5中，实验结束后称得增加了7.000g，则氮化镁的产率是。(5)设计简单实验证明5中得到的固体中含有氮化镁：。【答案】r(N3)>r(Mg2+)③①②⑤④浓硫酸用于吸收水蒸气，防止其与氮化镁反应安全瓶，起缓冲作用75%取所得固体少许放入试管中，滴入少量蒸馏水，用镊子夹取一块湿润的红色石蕊试纸接近试管口，试纸变蓝色，证明含有氮化镁【分析】镁粉加热过程中，能和空气中的氧气、二氧化碳、水汽等气体反应。所以需用氮气赶走装置中的空气，为了防止氮气中有水汽，也需对氮气进行干燥，同时为了防止空气中的水汽进入到装置中，所以需要在装置7中放浓硫酸来吸收空气中的水汽，据此解答。【详解】(1)氮气的分子是氮原子通过共用电子对构成的，都达到了8电子的的稳定结构，故氮气分子的电子式为；氮化镁晶体中组成微粒是Mg2+和N3，这两种离子的核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小，故r(N3)>r(Mg2+)。(2)由于镁粉加热过程中，能和空气中的氧气，二氧化碳，水汽等反应，因此实验前，需要向整套装置中通入氮气，赶走装置中的空气，然后加热温度到1073K，为了使镁粉和氮气充分反应，需加热半小时。反应结束后，冷却过程中，为了防止生成的氮化镁万一遇到水蒸气，故还需持续通入氮气直到固体冷却，等到固体冷却后，才停止通入氮气，另外也可以防止7中的浓硫酸在冷却过程中因负压而倒吸进入到装置6中，故接下来的顺序是③①②⑤④。(3)氮化镁(Mg3N2)极易与水发生剧烈水解反应，为了防止制备过程中遇到水蒸气，所以在1和7中加入了相同的试剂浓硫酸，一个是干燥制备的氮气，一个是防止空气中的水汽进入到装置中；由于这个反应是气固反应，通过加热装置后，肯定有部分氮气未反应，为了充分利用氮气，所以6的作用是缓冲加热后未反应的氮气。另外应结束后冷却过程中，为了防止7中浓硫酸发生倒吸，也需要在7之前加一个防倒吸装置，所以6的作用是安全瓶，起缓冲作用。(4)实验结束后称得固体增加了7.000g，说明有7.000g氮气被吸收，参加了反应，根据关系式N2~Mg3N2，可算出生成了m(Mg3N2)=g=25g，另根据关系式3Mg~Mg3N2，如果24.000g镁全部生成Mg3N2，则生成的Mg3N2质量应是g，则氮化镁的产率=100=75。(5)由于氮化镁(Mg3N2)遇水水解生成氨气，故可通过检验固体与水反应是否生成氨气来检验5中的固体是否有Mg3N2生成，故方法是取所得固体少许放入试管中，滴入少量蒸馏水，用镊子夹取一块湿润的红色石蕊试纸接近试管口，试纸变蓝色，证明含有氮化镁。4．某化学小组在实验室选用下图所示装置(夹持装置略)采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2。已知：①乙醚的熔点为116.3℃，沸点为34.6℃。②Mg和Br2反应非常剧烈，放出大量的热；MgBr2具有强吸水性；MgBr2能与乙醚发生反应MgBr2+3C2H5OC2H5MgBr2•3C2H5OC2H5。③不考虑氮气与镁的反应实验主要步骤如下：I.选用上述部分装置，正确连接，检查装置的气密性。向装置中加入药品。II.加热装置A，迅速升温至140℃，并保持140℃加热一段时间，停止加热。III.通入干燥的氮气，使溴分子缓慢进入装置B中，直至完全加入。IV.装置B中反应完毕后恢复至室温，过滤，将滤液转移至干燥的烧瓶中，在冰水中冷却，析出晶体，再过滤得三乙醚合溴化镁粗产品。V.用苯洗涤粗产品，过滤，得三乙醚合溴化镁，将其加热至160℃分解得无水MgBr2。请回答下列问题：(1)装置A中使用仪器m的优点是；(2)步骤I中所选装置的正确连接顺序是a(填小写字母)，装置D的作用是；(3)若加热装置A一段时间后发现忘记加入碎瓷片，应该采取的正确操作是；(4)实验中不能用干燥空气代替干燥N2，原因是；(5)有关步骤V的说法，正确的是；A可用95%的乙醇代替苯溶解粗品

B洗涤晶体可选用0℃的苯C加热至160℃的主要目的是除去苯

D该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴(6)为测定产品的纯度(假定杂质不参与反应)，可用EDTA(简写为Y4，无色)标准溶液滴定，以络黑T为指示剂(pH=6.3~11.6时显蓝色，pH＞11.6时显橙色)。已知:Mg2+与络黑T形成的配合物(Mg2+络黑T)呈酒红色，Mg2+与Y4形成的MgY2为无色；在pH约为9的缓冲溶液中滴定，反应的离子方程式为：Mg2++Y4=MgY2，Mg2+络黑T+Y4=MgY2+络黑T。①判断滴定终点的现象为；2产品，溶解后，加入2滴络黑T试液作指示剂，用0.0500mol·L1EDTA标准溶液滴定至终点，消耗EDTA标准溶液25.00mL，则测得无水MgBr2产品的纯度是(以质量分数表示)。【答案】使系统内压强相等，便于液体顺利流下efbcg(ef可颠倒，bc可颠倒)防止倒吸停止加热，冷却后补加碎瓷片防止镁屑与氧气反应生成的MgO阻碍Mg和Br2的反应BD当滴加最后一滴EDTA标准溶液时，溶液由酒红色变为蓝色，且半分钟内溶液颜色保持不变92%【分析】根据实验步骤，首先需要利用装置A制取乙醚，反应温度为140℃，乙醚会成为气体，将乙醚通入装置B中进行反应，镁和溴反应剧烈，可以在A和B之间连接D装置作为安全瓶，防止倒吸；之后需要通入干燥的氮气将溴吹入B装置进行反应，为控制反应剧烈程度，可选用E装置来通氮气，据此分析解答。【详解】(1)仪器m为恒压滴液漏斗，可以使系统内压强相等，便于液体顺利流下；(2)根据分析可知装置A中生成乙醚后，需要先连接安全瓶，e进气或f进气均可，之后需要连接B装置，在装置内进行反应，b进或c进均可，之后连接E装置，所以连接顺序为efbcg(ef可颠倒，bc可颠倒)；D装置作为安全瓶，防止倒吸；(3)若忘记加入碎瓷片，需停止加热，冷却后补加碎瓷片；(4)空气中有氧气，镁屑与氧气反应生成的MgO会阻碍Mg和Br2的反应；(5)A．已知：MgBr2具有强吸水性，95%的乙醇中有水，不能用95%的乙醇代替，故A错误；B．为降低产品的溶解损耗，洗涤晶体可选用0℃的苯，故B正确；C．加热至160℃的主要目的是分解乙醚合溴化镁得到溴化镁，故C错误；D．溴化镁和乙醚的反应为可逆反应，完全反应后有剩余的乙醚和可能残留的溴，用苯可以洗去，故D正确；综上所述选BD；(6)①根据滴定原理，用EDTA(简写为Y4)标准溶液滴定溴化镁，以铬黑T(简写为In)为指示剂，则指示剂与Mg2+形成酒红色MgIn，当EDTA与Mg2+反应完全，溶液显示铬黑T的蓝色，故终点为：滴入最后一滴EDTA标准液时，溶液由酒红色变为蓝色，且半分钟内保持不变；②依据方程式Mg2++Y4=MgY2，溴化镁的物质的量=0.0500mol/L×0.025L=0.00125mol，则溴化镁的质量为0.00125mol×184g/mol=0.23g，则无水MgBr2产品的纯度是×100%=92%。5．现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料，制取少量氮化镁(Mg3N2)。已知这一过程中可能发生下列反应：①2Mg+O22MgO

②3Mg+N2Mg3N2③2Mg+CO22MgO+C④Mg+H2O(蒸气)=MgO+H2⑤Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3可供选择的仪器和药品如下图所示。且假设正确操作时，装置内所发生的反应是完全的。试回答下列问题：(1)实验开始时，先点燃装置中的酒精灯，原因是；再将与g连接的自来水龙头打开，形成自h导管流出的气流，则气流依次流经的导管为(填字母代号)：h→；(2)你是否选择了B装置，理由是什么；(3)你是否选择了C装置，理由是什么；(4)如果同时点燃A、E装置的酒精灯，对实验结果产生的影响为什么【答案】E避免从E装置出来的气流中还含有氧气f→e→d→c→m(n)→n(m)→a(b)→b

(a)选择，以除去水蒸气，避免反应④发生选择，以除去空气中的CO2，避免反应③发生使氮化镁不纯如果E中的铜粉没有达到反应温度时，氧气不能除尽，导致氧气同镁反应，而使氮化镁中混入氧化镁【分析】实验室里用空气和镁粉为原料，制取少量氮化镁（Mg3N2）。根据可能发生下列反应：①2Mg+O22MgO；②3Mg+N2Mg3N2；③2Mg+CO22MgO+C；④Mg+H2O(蒸气)=MgO+H2；⑤Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3；利用该装置是制取氮化镁的装置的事实，联系镁可以与氧气及氮化镁能与水反应的性质，对实验的过程进行设计与分析：为防止反应过程中镁被氧化一般要排净容器中的空气，为防止氮化镁与水的反应所以要先把通入的氮气干燥。【详解】根据分析可知：利用该装置是制取氮化镁的装置的事实，联系镁可以与氧气及氮化镁能与水反应的性质，对实验的过程进行设计与分析：为防止反应过程中镁被氧化一般要排净容器中的空气，为防止氮化镁与水的反应所以要先把通入的氮气干燥。则：(1)因为氧气与灼热的铜反应，所以实验开始时，先点燃E装置中的酒精灯，原因是避免从E装置出来的气流中还含有氧气，因为需要先除二氧化碳，再除水分，后除氧气，故将与g连接的自来水龙头打开，形成自h导管流出的气流，则气流依次流经的导管为(填字母代号)：h→f→e→d→c→m(n)→n(m)→a(b)→b(a)；(2)选择B装置，可以除去水蒸气，避免反应④发生；(3)选择C装置，可以除去空气中的CO2，避免反应③发生；(4)如果同时点燃A、E装置的酒精灯，对实验结果产生的影响为使氮化镁不纯。如果E中的铜粉没有达到反应温度时，氧气不能除尽，导致氧气同镁反应，而使氮化镁中混入氧化镁。6．天然水大多含Ca2+、Mg2+、HCO3等离子，加热会产生水垢，水垢中一定含有CaCO3和Mg(OH)2，可能含有MgCO3。(1)天然水中的HCO3来自于空气中的CO2。用相关方程式表示CO2溶于水形成HCO3的过程。(2)天然水煮沸时，其中微溶的MgCO3转换成难溶的Mg(OH)2，写出发生反应的化学方程式。为确定某水垢样品的成分，利用CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2高温分解的性质，精确称量5.000g水垢样品，用如下图装置进行实验。(3)A中盛放的试剂是。装置F的作用是。反应结束后，需要再通入一段时间的空气，目的是。(4)利用上述装置测定水垢中Mg(OH)2的含量时，需要测量的数据有。(5)实验测得装置E增重2.200g，请问水垢样品中是否含有MgCO3?判断依据是。【答案】CO2+H2OH2CO3、H2CO3H++HCO3或CO2+H2OHCO3+H+MgCO3+H2O→Mg(OH)2+CO2.NaOH溶液吸收空气中H2O和CO2，防止其进入E中干扰实验测定；排尽装置中的产物CO2和H2O，使其充分被D、E装置吸收D装置反应前后的质量含题中给出的信息是水垢中一定含有CaCO3和Mg(OH)23分解产生的CO2，则计算得出CaCO3的质量为5.000g，而样品的总质量为5.000g，与题意不符，因此样品中含有MgCO3【分析】利用CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2高温分解生成CO2、H2O的性质，通过测定分解产物的质量确定水垢样品的成分。紧扣这一实验目的，选择实验试剂、判断装置作用、分析采集数据。【详解】(1)空气中的CO2溶于水、并与水反应生成碳酸：CO2+H2OH2CO3，碳酸微弱电离生成HCO3：H2CO3H++HCO3。(2)煮沸天然水时，微溶的MgCO3发生双水解反应生成难溶的Mg(OH)2，总的化学方程式为MgCO3+H2O

Mg(OH)2+CO2↑。(3)为测定样品分解生成的CO2、H2O的质量，必须使用不含CO2、H2O的空气通入装置，才不会引起测量误差，故A、B装置中分别用NaOH溶液、浓硫酸除去空气中的CO2、H2O；D、E装置分别吸收样品分解生成的H2O、CO2，装置E中碱石灰吸收空气中的CO2、H2O，防止其进入E中干扰实验测定。为保证样品分解产生的H2O、CO2能被D、E装置完全吸收，反应后再通入一段时间的空气，将样品生成的气体导入D、E装置中。(4)样品中只有Mg(OH)2分解生成H2O，故测定样品分解生成H2O的质量，即可计算Mg(OH)2含量。为此，需要测量D装置在反应前后的质量。(5)据题意，水垢中一定含有CaCO3和Mg(OH)2，可能含有MgCO32质量，二氧化碳的物质的量是0.05mol，若全部来自CaCO3分解，则CaCO33。【点睛】定量实验一定要提高测定结果的准确性，围绕这一核心设计实验方案，选择合适的试剂和操作步骤，特别要排除空气、杂质等干扰。7．由4种短周期元素组成的化合物X是一种重要化工原料。某小组对X的组成与性质进行探究，记录如下：已知B是一种碱性氧化物，工业上常用于制作耐火材料。请回答：(1)X中所含的元素是。(2)固体A隔绝空气加热反应的化学方程式是。(3)X也可跟乙醇发生类似跟水的反应，反应的化学方程式是。(4)制备X一般用相应金属单质与卤代经在合适的溶剂中反应，下列可以作为该反应的溶剂的是。A．水

B．乙醇

C．乙醚

D．稀硫酸溶液(5)上述实验过程中若X与水反应生成白色固体的质量小于7.65g，分析可能的原因。【答案】Mg、C、H、ClMg(OH)ClMgO+HCl↑CH3MgCl+CH3CH2OH=Mg(OCH2CH3)Cl+CH4↑(或2CH3MgCl+2CH3CH2OH=Mg(OCH2CH3)2+MgCl2+2CH4↑)C水的量不足，CH3MgCl未完全反应；水过量，有Mg(OH)2生成【分析】样品X中加入适量水，产生白色固体A和CH4，则X中含有C元素，n(C)=n(CH4)==0.1mol；X反应消耗水的物质的量n(H2O)==0.1mol。A隔绝空气加热分解产生白色固体B质量是4.00g，同时产生酸性气体C，该气体通入AgNO3及稀HNO3的混合溶液，产生白色沉淀D质量为14.35g，则D是AgCl，C是HCl，n(HCl)=n(AgCl)==0.1mol；B是一种碱性氧化物，工业上常用于制作耐火材料，则B是MgO，其物质的量为n(MgO)==0.1mol，其中含有O原子的物质的量与反应消耗水提供的O的物质的量相等，说明X中不含有O元素，则A中含有的各种元素的原子个数比为n(Mg)：n(O)：n(H)：n(Cl)=0.1mol：0.1mol：0.1mol：0.1mol=1：1：1：1，结合各种元素常见化合价，可知A是Mg(OH)Cl，其物质的量为0.1mol，根据反应前后元素守恒，可知X中含有H元素的物质的量为n(H)=0.3mol，所以X中含有C、H、Mg、Cl四种元素，其物质的量的比为n(C)：n(Mg)：n(H)：n(Cl)=0.1mol：0.1mol：0.3mol：0.1mol=1：1：3：1，则X化学式为CH3MgCl，然后根据物质性质分析解答。【详解】(1)根据上述分析可知X中含有C、H、Mg、Cl四种元素；(2)A是Mg(OH)Cl，Mg(OH)Cl隔绝空气加热，分解产生MgO、HCl，反应方程式为：Mg(OH)ClMgO+HCl↑；(3)X也可跟乙醇发生类似跟水的反应，反应的化学方程式是：CH3MgCl+CH3CH2OH=Mg(OCH2CH3)Cl+CH4↑(或2CH3MgCl+2CH3CH2OH=Mg(OCH2CH3)2+MgCl2+2CH4↑)；(4)X是CH3MgCl，制备X一般用相应金属单质与卤代经在合适的溶剂中反应，由于Mg能够与水、酸、乙醇发生置换反应，所以水、酸、乙醇都不能作该反应的溶剂，应该使用不能与Mg反应的乙醚作为该反应的溶剂，故合理选项是C；(5)7.45gCH3MgCl的物质的量是0.1mol，与0.1mol的水反应产生0.1mol的甲烷和0.1mol的Mg(OH)Cl。在上述实验过程中，若X与水反应生成白色固体的质量小于7.65g，原因可能是：若水的量不足，CH3MgCl未完全反应；若水过量，则有Mg(OH)2生成，都会导致得到白色固体质量小于7.65g。8．化合物X(仅含三种短周期元素)是一种储氢材料，X中某种元素的单质常用来制造信号弹和烟火，某研究小组为了探究X的组成和性质，设计并完成了如下实验。(金属互化物是全部由金属元素组成的化合物)(1)写出H的电子式。(2)X在400℃下分解的化学方程式。(3)金属互化物C分别与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应产生的气体物质的量之比为。【答案】3Mg(AlH4)212H2↑+4Al+Mg3Al22：1【分析】化合物X(仅含三种短周期元素)是一种储氢材料，400℃隔绝空气分解放出氢气，则A为氢气，X中某种元素的单质常用来制造信号弹和烟火，说明X中含有镁元素，溶液E通入二氧化碳生成白色胶状沉淀F，则F为Al(OH)3，可知X中含有H、Mg、Al三种元素，然后根据图中转化关系确定其他物质的成分。【详解】由图中关系可知，单质B可与氢氧化钠溶液反应，B为铝，单质D为镁，H为MgH2，由题中数据可知，n(Mg)==0.03mol，n(Al)==0.04mol，n[Al(OH)3]==0.06mol，说明金属互化物C中含有0.03molMg和0.02molAl，C为Mg3Al2；X中含有0.06molAl，0.03molMg，则n(H)==0.24mol，则X的化学式为Mg(AlH4)2。(1)H为MgH2，属于离子化合物，电子式为，答案：；(2)X在400℃下分解生成H2、Al和Mg3Al2，化学方程式为3Mg(AlH4)212H2↑+4Al+Mg3Al2，答案：3Mg(AlH4)212H2↑+4Al+Mg3Al2；(3)金属互化物C为Mg3Al2，Mg、Al都可与盐酸反应，而只有Al能与氢氧化钠溶液反应，则1molC与足量盐酸反应可生成6mol氢气，与足量氢氧化钠溶液反应可生成3mol氢气，则生成氢气的物质的量之比为2：1，答案：2：1。【点睛】根据金属镁、铝的特殊性质确定化合物里含镁、铝元素是推断的关键。9．合成NH3是重要的研究课题，一种合成NH3的流程示意如图。相关数据如表：物质熔点/℃沸点/℃与N2反应温度/℃分解温度/℃Mg6491090>300Mg3N2：>800已知：Mg3N2溶于水发生反应Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑I.固氮：(1)从结构上解释N2化学性质稳定的原因。上述固氮反应的化学方程式是。固氮的适宜温度范围是。(填编号)a.500～600℃

b.700～800℃

c.900～1000℃(2)检测固氮作用：向固氮后的产物中加水，(填操作和现象)，说明Mg能起到固氮作用。II.转氨：选用试剂a完成转化。(3)选用H2O进行转化，发现从体系中分离出NH3较困难，若选用HCl气体进行转化，发现能产生NH3，且产物MgCl2能直接循环利用，但NH3的收率较低，原因是。活性炭还原NO2的原理为2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)。一定温度下，在2L恒容密闭容器中充入1molNO2和足量C发生该反应(不考虑2NO2N2O4)。实验测得NO2的转化率与时间的关系如图所示：(4)反应达到平衡时CO2的体积分数为，混合气体的平均摩尔质量(A)(B)(填“大于”“小于”或“等于”)。(5)下列能够判断该反应已达到平衡状态的是。(填序号)2的质量分数保持不变2与CO2的百分含量之比保持不变(逆)(NO2)=V(正)(N2)【答案】(1)N2分子中含有氮氮三键，键能大，破坏N≡N键需要吸收很高的能量，所以氮气的化学性质很稳定3Mg+N2Mg3N2b(2)用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，试纸变蓝，说明有氨气产生(3)NH3与HCl会发生反应NH3+HCl=NH4Cl(4)40%>(5)ad【详解】（1）N2分子中含有氮氮三键，键能大，破坏N≡N键需要吸收很高的能量，所以氮气的化学性质很稳定；固氮是将游离态氮转化为化合态的氮，根据上述流程可知，其中的固氮反应为镁与氮气的反应，化学方