课时跟踪检测（七） 铝、镁及其化合物

PAGE第3页共9页课时跟踪检测（七）铝、镁及其化合物1．(2021·浙江选考)下列说法不正确的是()A．铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨B．镁燃烧会发出耀眼的白光，可用于制造信号弹和焰火C．熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固，常用于制作模型和医疗石膏绷带D．工业上可用氨水消除燃煤烟气中的二氧化硫解析：选A铝热反应指铝粉与不活泼金属氧化物发生的反应。2．铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质。下列说法错误的是()A．反应①又称铝热反应，常用于野外焊接铁轨B．利用②③反应都能产生氢气，产生等量氢气消耗Al的质量相等且转移电子数也相等C．常用反应⑥制备Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液至恰好完全沉淀D．工业上常用反应⑦制备金属铝，制备过程中常加入冰晶石以降低Al2O3的熔点解析：选CAl与强碱、强酸反应都产生＋3价铝元素，即转移的电子数相等，生成的H2物质的量也相等，B正确；制备Al(OH)3最好用氨水而不是NaOH溶液，因为Al(OH)3溶于过量的NaOH溶液，C错误。3．(2020·山东等级考)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是()A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl=MgCl2＋2NH3↑＋H2OB．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同解析：选B结合工艺流程可知煅烧后得到的轻烧粉的成分为MgO和少量SiO2、Fe2O3、Al2O3，NH4Cl溶液呈酸性，浸出时使MgO及Fe2O3、Al2O3溶解，浸出后得到的废渣中含有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3，所得浸出液中含有Mg2＋及过量的NH4Cl，加入氨水时Mg2＋转化为Mg(OH)2，经煅烧得到高纯镁砂MgO。浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl=MgCl2＋2NH3↑＋H2O，A项正确；浸出可以在较高温度下进行，促进NH4Cl水解和NH3的逸出，但沉镁时应在低温下进行，以减弱氨水分解，B项错误；结合流程图可知浸出得到的NH3可转化为氨水，用于沉镁，滤液中含有过量的NH4Cl，可用于浸出时的反应液，故该流程中NH3和NH4Cl可循环使用，C项正确；本流程中分离Mg2＋时，Al3＋、Fe3＋转化为沉淀，是利用了它们氢氧化物的Ksp不同，D项正确。4．已知MgCl2·6H2O在空气中加热时，失去部分结晶水，同时生成Mg(OH)Cl或MgO。实验室用MgCl2·6H2O制取无水MgCl2的部分装置(铁架台、酒精灯已略)如图所示：下列有关说法错误的是()A．循环物质甲为盐酸B．装置b填充的可能是P2O5或CaCl2C．装置a的分液漏斗中装有的试剂为浓硫酸，其作用为催化剂D．装置d中与装置c直接相连的装置为干燥装置解析：选CMgCl2易发生水解，因此由MgCl2·6H2O制取无水MgCl2需要在HCl氛围中加热，因此循环物质甲为盐酸，A项正确；装置a为加热浓盐酸获得HCl的装置，装置b为干燥HCl的装置，填充的干燥剂可以为P2O5或CaCl2，B项正确；装置a的分液漏斗中装有的试剂为浓盐酸，C项错误；装置d中与装置c直接相连的装置为干燥装置，防止外界水蒸气进入装置c中，D项正确。5．下列叙述中正确的是()A．依据铝热反应原理，能发生反应2Al＋3MgO高温,3Mg＋Al2O3B．在加入铝粉能放出氢气的溶液中，K＋、NHeq\o\al(＋,4)、COeq\o\al(2－,3)、Cl－一定能够大量共存C．镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液D．氯化铝溶液中加入过量氨水反应实质是：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)解析：选D铝热反应的原理：Al与活动性比其差的金属氧化物发生置换反应，Mg的活动性强于铝，故Al与MgO不能反应，故A错误；加入铝粉产生H2的溶液中，可能存在H＋或OH－，NHeq\o\al(＋,4)与OH－不能大量共存，COeq\o\al(2－,3)与H＋不能大量共存，故B错误；镁铝合金可溶于过量盐酸，但Mg不与NaOH反应，故不能完全溶于NaOH溶液，故C错误；Al(OH)3不溶于氨水，只溶于强碱，故D正确。6．下列变化不能通过一步反应直接完成的是()A．Al3＋→Al(OH)3 B．Al→AlOeq\o\al(－,2)C．Al(OH)3→Al2O3 D．Al2O3→Al(OH)3解析：选DAl3＋与氨水发生反应生成Al(OH)3，可一步反应生成，故A不选；Al与NaOH溶液发生反应生成AlOeq\o\al(－,2)，可一步反应生成，故B不选；Al(OH)3加热分解为Al2O3与水，可以一步实现转化，故C不选；Al2O3不能直接生成Al(OH)3，应先生成Al3＋或AlOeq\o\al(－,2)后，然后加入弱碱或弱酸才能反应生成Al(OH)3，故选D。7．已知MgO、MgCl2的熔点分别为2800℃、604℃，将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解，都可得到金属镁。海水中含有MgClA．海水eq\o(→,\s\up7(NaOH))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(电解))MgB．海水eq\o(→,\s\up7(HCl))MgCl2溶液→MgCl2(熔融)eq\o(→,\s\up7(电解))MgC．海水eq\o(→,\s\up7(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(灼烧))MgOeq\o(→,\s\up7(电解))MgD．海水eq\o(→,\s\up7(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(HCl))MgCl2溶液→MgCl2(熔融)eq\o(→,\s\up7(电解))Mg解析：选D从经济效益上看，用石灰乳沉淀Mg2＋比用NaOH成本低，电解MgCl2比电解MgO成本低。8．[双选]生产上用过量烧碱溶液处理某矿物(含Al2O3、MgO)，过滤后得到的滤液用NaHCO3溶液处理，测得溶液pH和Al(OH)3生成的量随加入NaHCO3溶液体积的变化情况如图所示。下列说法不正确的是()A．NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8mol·L－1B．b点与c点溶液所含粒子种类相同C．a点溶液中存在的离子是Na＋、AlOeq\o\al(－,2)、OH－、H＋D．生成沉淀的离子方程式为HCOeq\o\al(－,3)＋AlOeq\o\al(－,2)=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)解析：选AD过量烧碱溶液处理后得到的滤液为NaOH、NaAlO2的混合液，加入NaHCO3溶液后发生的反应依次为：NaOH＋NaHCO3=Na2CO3＋H2O、NaHCO3＋NaAlO2＋H2O=Al(OH)3↓＋Na2CO3。由图可知，加入40mLNaHCO3溶液时沉淀量最大，此时NaAlO2刚好完全沉淀，b点与c点溶液中均含有NaAlO2，故B、D正确；由图可知，a点溶液呈碱性，其溶质为NaOH、NaAlO2，故C正确；n(NaHCO3)＝n[Al(OH)3]＝0.032mol，c(NaHCO3)＝eq\f(0.032mol,0.04L－0.008L)＝1.0mol·L－1，故A错误；正确的离子方程式为HCOeq\o\al(－,3)＋AlOeq\o\al(－,2)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)，故D错误。9．[双选]下列是部分矿物资源铝土矿(主要含有氧化铝、氧化铁)和黄铜矿(主要成分CuFeS2)的利用及产品生产流程，有关说法不正确的是()A．除杂过程中铝元素的存在形式的变化可以为Al2O3→AlOeq\o\al(－,2)→Al(OH)3→Al2O3B．Al和Cu(精)均在电解槽的阴极获得C．粗铜炼制过程中反应2CuFeS2＋O2eq\o(=,\s\up7(高温))Cu2S＋2FeS＋SO2，每转移1.2mol电子，则有0.2mol硫被还原D．若电解法分别制铝和铜的过程中转移电子数相等，理论上获得的铝和铜的物质的量之比为3∶2解析：选CD每转移1.2mol电子，则有0.2mol硫被氧化，C项不正确；制铝过程中Al～3e－，制铜过程中Cu～2e－，当转移电子数相等时，铝和铜的物质的量之比为2∶3，D项错误。10．镓(Ga)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图所示。下列判断不合理的是()A．Al、Ga均处于第ⅢA族B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3C．Ga(OH)3可与NaOH溶液反应生成NaGaO2D．由流程图可知酸性：Al(OH)3＞Ga(OH)3解析：选D镓(Ga)与铝同主族，均位于第ⅢA族，A项正确；Ga2O3与Al2O3的性质具有相似性，可与盐酸反应生成GaCl3，B项正确；Ga(OH)3与Al(OH)3的性质相似，属于两性氢氧化物，能与NaOH溶液反应生成NaGaO2，C项正确；化学反应遵循强酸制弱酸原理，在NaAlO2和NaGaO2的混合溶液中通入CO2，有Al(OH)3生成，而无Ga(OH)3生成，可能是Ga(OH)3酸性强于碳酸，则酸性：Al(OH)3＜Ga(OH)3，D项错误。11．某溶液中可能含有H＋、NHeq\o\al(＋,4)、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)中的几种。①若加入锌粒，产生无色无味的气体；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。则下列说法正确的是()A．溶液中的阳离子只有H＋、Mg2＋、Al3＋B．溶液中n(NHeq\o\al(＋,4))＝0.2molC．溶液中一定不含COeq\o\al(2－,3)，可能含有SOeq\o\al(2－,4)和NOeq\o\al(－,3)D．n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝1∶1∶1解析：选B由①知溶液中一定含有H＋，一定没有COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)，由②及图像知溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋和NHeq\o\al(＋,4)，且n(NHeq\o\al(＋,4))＝0.7mol－0.5mol＝0.2mol，n(H＋)＝0.1mol，n(Al3＋)＝0.8mol－0.7mol＝0.1mol，沉淀Al3＋、Mg2＋共消耗0.4molOH－，其中沉淀Al3＋消耗0.3molOH－，沉淀Mg2＋消耗0.1molOH－，根据Mg2＋～2OH－，可得n(Mg2＋)＝0.05mol，故只有选项B正确。12．利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺流程如下：(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90℃(2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为____________________。(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为______________________________。(4)“废渣”成分为________________(填化学式)。(5)采用喷雾干燥而不采用蒸发的原因是______________________________。(6)煅烧硫酸铝铵晶体发生的主要反应为4[NH4Al(SO4)2·12H2O]eq\o(=,\s\up7(1240℃))2Al2O3＋2NH3↑＋N2↑＋5SO3↑＋3SO2↑＋53H2O。将产生的气体通过如下图所示的装置，则集气瓶中收集到的气体是____________(填化学式)。解析：(1)能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是NH3，根据原子守恒，反应物只能是铝灰中的AlN，再根据氧化还原反应规律以及流程图，铝灰在90℃水解生成NH3的化学方程式为AlN＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(90℃),\s\do5())Al(OH)3＋NH3↑。(2)“酸溶”时，盐酸与Al2O3发生反应的离子方程式为Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O。(3)用NaClO溶液氧化，溶液中具有还原性的离子只有Fe2＋，故发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋ClO－=2Fe3＋＋Cl－＋H2O。(4)经过水解、酸溶、氧化一系列处理后，溶液中存在的离子主要是H＋、Al3＋、Na＋、Fe3＋、Cl－，加入碳酸钠，Fe3＋和COeq\o\al(2－,3)发生相互促进水解反应：2Fe3＋＋3COeq\o\al(2－,3)＋3H2O=2Fe(OH)3↓＋3CO2↑，得到难溶物Fe(OH)3，则“废渣”成分是Fe(OH)3。(5)加热蒸发会促进Al(OH)2Cl的水解。(6)气体有NH3、N2、SO3、SO2和H2O(g)，依次通过饱和NaHSO3溶液、KMnO4溶液，最后得到的气体只有N2。答案：(1)AlN＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(90℃),\s\do5())Al(OH)3＋NH3↑(2)Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O(3)2Fe2＋＋2H＋＋ClO－=2Fe3＋＋Cl－＋H2O(4)Fe(OH)3(5)防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3(6)N213．如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。回答有关问题：(1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是_________________________________________________________________________________________________________。(2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是________________________和____________________。(3)沉淀混合物为_________和_________(填化学式)。(4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________(填字母)。A．电解法 B．氧气还原法C．碳还原法 D．分解法解析：(1)粉碎菱镁矿，增大固相反应物的接触面积，提高酸浸速率。(2)通入Cl2是为了将Fe2＋(或FeCl2)氧化为Fe3＋(或FeCl3)，工业上不用HNO3是因为会产生污染性气体NOx，也会引入杂质离子NOeq\o\al(－,3)。(3)氧化池中存在Al3＋、Fe3＋、H＋，所以加入MgO后与H＋反应使溶液碱性增强，Al3＋和Fe3＋转化为Al(OH)3和Fe(OH)3，故沉淀池中的沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)金属镁比较活泼，一般采用电解熔融MgCl2的方法进行冶炼。答案：(1)提高酸浸速率(2)Fe2＋(或FeCl2)会产生污染性气体NOx会引入杂质离子NOeq\o\al(－,3)(3)Al(OH)3Fe(OH)3(4)A14．氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。为了分析某AlN样品(样品中的杂质不与氢氧化钠溶液反应)中AlN的含量，某实验小组设计了如下两种实验方案。已知：AlN＋NaOH＋3H2O=Na[Al(OH)4]＋NH3↑方案1取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。(1)如图装置C中球形干燥管的作用是_________________________________。(2)完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先________，再加入实验药品。接下来的实验操作是______________，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K1，通入氮气一段时间，测定装置C反应前后的质量变化。通入氮气的目的是_______。(3)若去掉装置B，则导致测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。由于上述装置还存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见：________________________。方案2按以下步骤测定样品中AlN的纯度：样品(4)步骤②生成沉淀的离子方程式为_________________________________________。(5)步骤③的操作是______________。AlN的纯度是____________(用含m1、m2的代数式表示)。解析：(2)实验步骤如下：组装好实验装置，首先检查装置的气密性，再加入实验药品；接下来的实验操作是关闭K1，打开K2，并打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体；打开K1，通入氮气一段时间，测定装置C反应前后的质量变化。由于反应中产生的氨气会残留在装置中，因此通入氮气的目的是把装置中残留的氨气全部赶入装置C。(3)生成的氨气中含有水蒸气，若去掉装置B，则装置C的质量增加，导致测定结果偏高。由于空气中含有的水蒸气也会进入装置C，导致测定结果偏高，因此改进的措施是在装置C的出口处连接一个干燥装置。(4)滤液中含有偏铝酸钠，则步骤②生成沉淀的离子方程式为CO2＋[Al(OH)4]－=HCOeq\o\al(－,3)＋Al(OH)3↓。(5)m2g固体的成分是氧化铝，根据铝原子守恒可知AlN的纯度是eq\f(\f(m2,102)×2×41,m1)×100%＝eq\f(4100m2,51m1)%。答案：(1)防止倒吸(2)检查装置的气密性关闭K1，打开K2把装置中残留的氨气全部赶入装置C(3)偏高在装置C的出口处连接一个干燥装置(4)CO2＋[Al(OH)4]－=HCOeq\o\al(－,3)＋Al(OH)3↓(5)过滤、洗涤eq\f(4100m2,51m1)%15．(2021·河北正定中学月考)镁及其化合物在现代工业、国防建设中有着广泛的应用。回答下列问题：(1)单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的________，还生成少量的________。(填化学式)(2)CH3MgCl是一种重要的有机合成剂，其中镁的化合价为________，CH3MgCl水解时除生成甲烷外，还生成一种碱和一种盐。写出该反应的化学方程式：______________________________________________________________________________________