（课标版）高考化学一轮复习 核心突破练案（7）镁、铝及其重要化合物（含解析）新人教版-新人教版高三全册化学试题

第7讲镁、铝及其重要化合物A组基础必做题1．(2019·天津理综，3,6分)下列有关金属及其化合物的应用不合理的是(C)A．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2B．铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业C．盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良D．无水CoCl2呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色硅胶是否吸水[解析]本题涉及的考点有铁、氯、钠及其化合物的性质，合金的性质与应用。考查学生对元素化合物基础知识的整合能力，体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。A项，溶液中发生反应：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－、2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，将废铁屑加入FeCl2溶液中可以除去工业废气中的Cl2，故正确；B项，铝、锂均为轻金属，铝中添加适量锂可以制得低密度、高强度的铝合金，故正确；C项，Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH，施加熟石灰生成了烧碱NaOH，碱性增强，不利于作物生长，故错误；D项，无水CoCl2吸水的现象(蓝色变粉红色)明显，可用于判断变色硅胶是否吸水，故正确。2．(2019·课标Ⅱ，11,6分)下列化学方程式中，不能正确表达反应颜色变化的是(C)A．向CuSO4溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失：Zn＋CuSO4=Cu＋ZnSO4B．澄清的石灰水久置后出现白色固体：Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2OC．Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色：2Na2O2=2Na2O＋O2↑D．向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀：3Mg(OH)2＋2FeCl3=2Fe(OH)3＋3MgCl2[解析]本题考查了分析和解决化学问题的能力，体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。C项，Na2O2在空气中与CO2反应生成了Na2CO3与O2，化学方程式为2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，故错误。[解题关键]该题不仅要关注所给化学方程式能否解释反应的颜色变化，还要关注所给化学方程式是否符合该条件下的反应事实。比如C项，Na2O2在空气中放置并不能分解成Na2O与O2。3．(2020·山东德州武城二中月考)下列物质既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是(D)①Ca(OH)2②Al2O3③Ca(HCO3)2④Al(OH)3⑤NaHSO4⑥Al⑦(NH4)2SA．②④⑥ B．②③⑤⑥C．①③④⑥ D．②③④⑥⑦[解析]Ca(OH)2与氢氧化钠不反应；②Al2O3是两性氧化物，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应；③Ca(HCO3)2是弱酸的酸式盐，与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钙、碳酸钠和水；④Al(OH)3是两性氢氧化物，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应；⑤NaHSO4与盐酸不反应；(6)Al与盐酸反应生成氯化铝和氢气，与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气；⑦(NH4)2S是弱酸弱碱盐，与盐酸反应生成硫化氢和氯化铵，与氢氧化钠溶液反应生成硫化钠和一水合氨。4．(2020·贵州遵义六中月考)向3mol·L－1盐酸中加入打磨后的镁条，一段时间后生成灰白色固体X，并测得反应后溶液的pH升高。为确认固体X的成分，过滤洗涤后进行实验：①向固体X中加入足量硝酸，固体溶解，得到无色溶液，将其分成两等份；②向其中一份无色溶液中加入足量AgNO3溶液，得到白色沉淀a；③向另一份无色溶液中加入足量NaOH溶液，得到白色沉淀b。下列分析不正确的是(D)A．溶液pH升高的主要原因：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑B．生成沉淀a的离子方程式：Ag＋＋Cl－=AgCl↓C．沉淀b是Mg(OH)2D．若a、b的物质的量关系为n(a)﹕n(b)＝1﹕3，则可推知固体X的化学式为Mg3(OH)6Cl[解析]溶液pH升高的主要原因是H＋被消耗，即：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，故A正确；向其中一份无色溶液中加入足量AgNO3溶液，得到白色沉淀a，a是不溶于HNO3的白色沉淀，应为AgCl，故B正确；沉淀b与OH－有关，NOeq\o\al(－,3)、Cl－、Mg2＋与OH－能形成沉淀的只有Mg2＋，故C正确；若a、b的物质的量关系为n(a)﹕n(b)＝1﹕3，即得n(Cl－)﹕n(Mg2＋)＝1﹕3，根据化合价代数和为0，则可推知固体X的化学式为Mg3(OH)5Cl，故D错误。5．(2020·浙江杭州萧山区命题比赛)下列有关金属镁的说法不正确的是(B)A．Mg在CO2中燃烧生成MgO和C，是放热反应B．工业上通过电解MgCl2溶液制取金属镁C．Mg和稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液，能加快反应速率D．镁可以用来制造信号弹和焰火，MgO可以作耐高温材料[解析]金属Mg可以在CO2中燃烧生成MgO和C，同时放出大量的热，A项正确；工业上通过电解熔融MgCl2来制取金属镁，B项错误；Mg和稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液，Mg置换出Cu，形成原电池，化学反应速率加快，C项正确；Mg在空气中燃烧发出耀眼的白光，常用来制造信号弹和焰火，MgO的熔点很高，常用作耐高温材料，D项正确。6．(2020·江苏南通、徐州、扬州、泰州、淮安、宿迁六市检测)下列通过制取硫酸铝、氢氧化铝获得氧化铝的装置和原理能达到实验目的的是(C)[解析]常温下浓硫酸与铝发生钝化而得不到硫酸铝，A项错误；过量氢氧化钠与硫酸铝反应生成偏铝酸钠而得不到氢氧化铝，B项错误；氢氧化铝不溶于水，可通过过滤与水分离，且过滤操作正确，C项正确；灼烧固体用坩埚，不能用蒸发皿，D项错误。7．(2020·湖北荆州质检)将一定质量的铁粉和铝粉的均匀混合物平均分成两份。一份与足量的稀硫酸反应，收集到的H2在标准状况下的体积为1.792L；另一份与某浓度的硝酸反应，生成的气体与标准状况下1.12L的O2一起通入水中，反应后无气体剩余。则原混合物中铁粉的质量为(C)A．2.24g B．3.36gC．4.48g D．5.60g[解析]根据得失电子守恒知2n(Fe)＋3n(Al)＝eq\f(1.792L×2,22.4L·mol－1)，与某浓度的硝酸反应，产生的气体再与标准状况下的O2反应一起通入水中，反应后无气体剩余，氧气得到的电子与Fe和Al总共失去的电子数目相等，因此有3n(Fe)＋3n(Al)＝eq\f(1.12L×4,22.4L·mol－1)，解得n(Fe)＝0.04mol，混合物均匀分成两份，则原混合物中铁的质量为2×0.04mol×56g·mol－1＝4.48g，故C项正确。8．(2020·河南辉县一中月考)某探究性实验小组的同学将打磨过的镁条投入到滴有酚酞的饱和NaHCO3溶液中，发现反应迅速，产生大量气泡和白色不溶物，溶液的红色加深。该小组同学对白色不溶物的成分进行了探究和确定。Ⅰ.提出假设甲同学：可能只是MgCO3；乙同学：可能只是Mg(OH)2；丙同学：可能是xMgCO3·yMg(OH)2。Ⅱ.定性实验探究(1)取沉淀物少许于试管中，加入稀盐酸时固体溶解，产生大量气泡，则乙(填“甲”“乙”或“丙”)同学假设错误。Ⅲ.定量实验探究取已干燥过的沉淀样品，利用下列装置测定其组成(部分固定夹持类装置未画出)，经实验前后对比各装置的质量变化来分析沉淀的组成，得出丙同学的假设是正确的。请回答下列问题：(2)实验中合理的连接顺序为e→f→a→b→d→c→g→h(各装置只使用一次)。(3)实验一段时间后，当B装置中无气泡冒出(填实验现象)，停止加热，说明固体已分解完全，然后打开f处的活塞，缓缓通入空气数分钟的目的是使装置中的CO2和水蒸气完全被后续装置吸收。(4)指导老师认为在上述实验装置中末端还需再连接一个D装置，若无此装置，会使测出的x﹕y的值偏大(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(5)若改进实验后，最终装置B质量增加mg，装置D质量增加ng，则eq\f(x,y)＝eq\f(9n,22m)(用含m、n的代数式表示)。[解析]本题通过探究镁与碳酸氢钠溶液反应的产物，考查镁的化合物的相关性质、装置连接、实验误差分析等。(1)取沉淀物少许于试管中，加入稀盐酸时固体溶解，产生大量气泡，说明沉淀中有MgCO3，则乙同学假设错误。(2)浓硫酸吸收分解产生的水蒸气，D中碱石灰吸收分解产生的CO2，利用空气排出装置中产生的气体，实验中合理的连接顺序为e→f→a→b→d→c→g→h或e→f→b→a→d→c→g→h。(3)实验一段时间后，当B装置中无气泡冒出时，停止加热，说明固体已分解完全；然后打开f处的活塞，缓缓通入空气数分钟的目的是使装置中的CO2和水蒸气完全被后续装置吸收。(4)在上述实验装置中的末端还需再连接一个D装置，若无此装置，空气中的水蒸气和CO2也被碱石灰吸收，导致测得的CO2质量偏大，因此会使测出的x﹕y的值偏大。(5)若改进实验后，最终装置B质量增加mg，即生成H2O的物质的量为eq\f(m,18)mol，装置D质量增加ng，CO2的物质的量为eq\f(n,44)mol，则根据原子守恒可知eq\f(x,y)＝eq\f(9n,22m)。B组能力提升题9．(2020·河北衡水中学一调)现有一块已知质量的铝镁合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三种不同的实验方案：实验设计①：铝镁合金eq\o(→,\s\up7(盐酸))测定生成的气体在标准状况下的体积实验设计②：铝镁合金eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液))测定生成的气体在标准状况下的体积实验设计③：铝镁合金eq\o(→,\s\up7(盐酸))eq\o(→,\s\up7(过量NaOH溶液))过滤，测定得到沉淀的质量则能测定出镁的质量分数的是(A)A．都能 B．都不能C．①不能，其他都能 D．②③不能，①能[解析]已知质量的铝镁合金，实验设计①、②中，利用金属的质量、氢气的物质的量可计算出镁的质量，进而求得其质量分数；实验设计③中，沉淀的质量为氢氧化镁的质量，由元素守恒可知镁的质量，进而求得其质量分数，即三个实验方案均可测定镁的质量分数。10．(2020·甘肃天水一中检测)某实验小组对一含有Al3＋的未知溶液进行了如下探究：(1)滴入少量NaOH溶液，无明显变化；(2)继续滴加NaOH溶液，有白色沉淀；(3)滴入过量的NaOH溶液，白色沉淀明显减少。实验小组同学经定量分析，得到如图所示沉淀与滴入NaOH溶液体积的关系。下列说法正确的是(C)A．该未知溶液中至少含有4种阳离子B．滴加的NaOH溶液的物质的量浓度为0.5mol·L－1C．若溶液中除Al3＋外，还含另一种二价金属阳离子，则a＝10D．若将最终沉淀过滤、洗涤、灼烧，其质量一定为6g[解析]分析实验过程，开始滴入NaOH溶液无沉淀，说明含有H＋，继续滴入NaOH溶液生成白色沉淀，最后沉淀部分溶解，说明溶液中除了Al3＋，还有另一种金属阳离子，该未知溶液中至少含有3种阳离子，故A错误；依据图像分析，生成Al(OH)3的物质的量为0.20mol－0.15mol＝0.05mol，溶解Al(OH)3消耗NaOH溶液的体积＝110mL－100mL＝10mL，则NaOH溶液的浓度＝eq\f(0.05mol,0.01L)＝5mol·L－1，故B错误；若含二价金属阳离子，生成Al(OH)3沉淀的最大量为0.05mol，则另一种金属阳离子的物质的量为0.15mol，开始阶段H＋消耗NaOH溶液的体积为amL，则消耗NaOH的物质的量为0.05mol×3＋0.15mol×2＋a×10－3L×5mol·L－1＝0.1L×5mol·L－1，a＝10，故C正确；最后得到的沉淀不能确定其成分，所以不能计算灼烧后得到的物质的质量，故D错误。11．(2020·云南玉溪一中检测)下列说法正确的是(C)①将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁条于其中探究Mg的活泼性②钠、镁、铝的最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱③MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料，工业上也用其电解冶炼对应的金属④澄清的石灰水中滴加碳酸钠溶液有白色沉淀，滴加碳酸氢钠无白色沉淀⑤用铁制容器盛放硫酸铜溶液，容器易被腐蚀⑥生铁和钢都能完全溶解在足量的盐酸中A．①②⑤⑥ B．③④⑥C．②⑤ D．②③⑤[解析]应该把浓硫酸加入水中进行稀释，①错误；钠、镁、铝三种元素的金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，②正确；工业上分别电解熔融的氯化镁、氧化铝冶炼金属镁和铝，③错误；澄清的石灰水中滴加碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液均有白色沉淀碳酸钙产生，④错误；铁能与硫酸铜溶液发生置换反应生成硫酸亚铁和铜，因此用铁制容器盛放硫酸铜溶液，容器易被腐蚀，⑤正确：生铁和钢中均含有碳，碳与盐酸不反应，故不可能都完全溶解在足量的盐酸中，⑥错误。12．(2020·西安模拟)实验室模拟工业上以铝土矿(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)为原料制铵明矾NH4Al(SO4)2晶体的工艺流程如图所示，下列说法错误的是(C)A．固体a的化学式为SiO2B．固体b的化学式为Fe(OH)3C．Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为2AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋3H2O=COeq\o\al(2－,3)＋2Al(OH)3↓D．由Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分离方法是过滤[解析]SiO2不溶盐酸，A正确；红褐色固体是Fe(OH)3，B正确；Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=HCOeq\o\al(－,3)＋Al(OH)3↓，C错误；Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分离方法是过滤，D正确。13．(2020·黑龙江、吉林两省六校期中联考)把一块镁铝合金投入到20mL1mol/L的盐酸中，待合金完全溶解后，往溶液里加入1mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积(mL)变化的关系如图所示。下列说法中正确的是(B)A．镁铝合金具有很强的抗腐蚀能力，它不能溶解在任何酸、碱或盐溶液中B．c值越大，合金中Al的含量越高C．b值越大，合金中Mg的含量越高D．假设c＝25，整个实验过程中，只发生了4个离子反应[解析]镁铝合金表面因形成致密的氧化膜而具有很强的抗腐蚀能力，但MgO、Al2O3、Mg、Al都可与H2SO4等反应，Al、Al2O3也能溶解在NaOH溶液中，A项错误；根据图示，c值越大，溶解Al(OH)3消耗的NaOH越多，说明合金中Al的含量越高，B项正确；b点对应的沉淀为Al(OH)3和Mg(OH)2的混合物，溶液中溶质只有氯化钠，故b为固定值20，因而无法根据b值判断合金中Mg的含量，C项错误；根据图示，当c＝25时，整个反应过程中包含Mg、Al分别与盐酸的反应，H＋与OH－的反应，Mg2＋、Al3＋分别与OH－的反应，Al(OH)3与OH－的反应，主要有6个离子反应，D项错误。14．(新题选粹)向甲溶液中缓慢滴加乙溶液，反应生成沉淀的质量如图所示，其中符合图像的一组是(C)甲乙AAlCl3、Mg(NO3)2、HNO3NaOHBNa2CO3、NH4HCO3、Na2SO4Ba(OH)2CNH4NO3、Al(NO3)3、Fe(NO3)3、HClNaOHDNaAlO2、氨水、NaOHH2SO4[解析]向甲溶液中缓慢滴加NaOH溶液时，图像中间一段沉淀质量不变的反应不存在，A错误；向甲溶液中缓慢滴加Ba(OH)2溶液时，不存在沉淀部分溶解的反应，B错误；在甲溶液中加入NaOH溶液时，NaOH先与盐酸反应，没有沉淀生成，随后Al3＋、Fe3＋开始沉淀，当两种离子沉淀完全后，OH－和NHeq\o\al(＋,4)反应，此时沉淀质量不变，最后OH－与Al(OH)3反应，沉淀部分溶解与图像变化相符，C正确；向甲溶液中加硫酸时，最终沉淀会全部溶解，D错误。15．(2020·天津七校期末)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，应用广泛。采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如图所示。eq\x(易拉罐)eq\o(→,\s\up7(试剂①),\s\do5(微热、过滤))eq\x(\a\al(溶液,A))eq\o(→,\s\up7(NaHCO3))eq\x(\a\al(沉淀,B))eq\o(→,\s\up7(稀硫酸),\s\do5(K2SO4))eq\x(\a\al(溶液,C))→eq\x(产物)请回答下列问题：(1)请写出Al3＋的结构示意图：。(2)试剂①最好选用C(填序号)。A．盐酸 B．H2SO4溶液C．NaOH溶液 D．氨水写出Al溶解的化学方程式：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。(3)用离子方程式表示明矾净水的原理：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋。(4)写出溶液A到沉淀B的离子方程式：AlOeq\o\al(－,2)＋HCOeq\o\al(－,3)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)。(5)室温下，Al(OH)3AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2OK1＝2.0×10－13，H2CO3的Ka1＝1×10－7，Ka2＝4×10－11，计算溶液A到沉淀B反应的平衡常数K＝200。[解析]本题考查铝及其化合物的化学性质。(1)Al3＋是由Al原子失去最外层3个电子得到的，故Al3＋的结构示意图为。(2)实验目的是制备明矾，需除去易拉罐中的Fe、Mg杂质。加入试剂①后过滤得到含Al元素的溶液，Al能与NaOH溶液反应生成NaAlO2，铁、镁不与氢氧化钠反应，因此试剂①为NaOH溶液，C正确；铝与氢氧化钠反应的化学方程式为：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。(3)明矾净水的原理是Al3＋水解成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体具有吸附性，能吸附水中的悬浮杂质，从而达到净水的目的，离子方程式为Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋。(4)溶液A的主要成分是NaAlO2，酸性HCOeq\o\al(－,3)>Al(OH)3，即A→B发生较强酸制较弱酸的反应，离子方程式为AlOeq\o\al(－,2)＋HCOeq\o\al(－,3)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)。(5)由(4)中分析可知，溶液A到沉淀B的平衡常数K＝eq\f(cCO\o\al(2－,3),cAlO\o\al(－,2)·cHCO\o\al(－,3))＝eq\f(cCO\o\al(2－,3)·cH＋,cAlO\o\al(－,2)·cHCO\o\al(－,3)·cH＋)＝eq\f(Ka2,K1)＝eq\f(4×10－11,2.0×10－13)＝200。16．(2020·黑龙江哈尔滨六中期末)镁在工业、医疗等领域均有重要用途。某化学兴趣小组利用硼砂工厂的固体废弃物(主要含有MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3等)，设计了如下回收镁的工艺流程：请回答下列问题：(1)酸浸前，将固体废弃物研磨的目的是加快浸出速率，提高浸取率；为达到目的，还可以采取的措施是提高反应温度或适当增加硫酸浓度(或其他合理答案)(任写一条)。(2)酸浸时，生成滤渣1的离子方程式为MgSiO3＋2H＋=Mg2＋＋H2SiO3↓。(3)第一次调节pH的目的是使Fe3＋、Al3＋沉淀。当加入氨水使Al3＋开始沉淀时，溶液中eq\f(cFe3＋,cAl3＋)为4.0×10－5。已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33，Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11。(4)设计简单方案分离滤渣2中的成分，简述实验过程：溶于适量氢氧化钠溶液，过