2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练5铝镁及其重要化合物

课时跟踪练5一、选择题1．(2024·湖南双峰县第一中学月考)2024年12月17日，“嫦娥五号”探测器上的四器之一，“返回器”平安着陆，据悉，“嫦娥五号”探测器上所需的铝合金材料要求具有高稳定性、高强度、耐腐蚀、抗恶劣环境强等性能。下列关于铝的说法正确的是()A．铝元素在周期表中位于第三周期第Ⅲ族B．基态铝原子的最外层电子排布为3s23p1C．铝原子的最外层只有1个电子D．基态铝原子一共有3个能级解析：Al为13号元素，在周期表中位于第三周期第ⅢA族，故A项错误；基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，故最外层电子排布为3s23p1，故B项正确；铝原子结构示意图为，最外层有3个电子，故C项错误；基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，有5个能级，故D项错误。答案：B2．(2024·广东两阳中学月考)有关铝及其化合物的说法错误的是()A．氧化铝熔点较高，是一种优良的耐火材料B．可用铝壶烧开水，不行用其长期存放食醋、碱水C．铁易生锈，而铝在空气中较稳定，所以铁比铝活泼D．氢氧化铝能中和胃酸，可用于制胃药解析：氧化铝是离子化合物，其晶体中离子键很强，故熔点很高，可用作耐火材料，选项A正确；铝具有导热性，所以可用铝壶烧开水，但铝既可以酸反应又可以与碱反应，所以不能用铝壶长期存放食醋、碱水，选项B正确；Al比Fe活泼，但氧化铝为致密的氧化膜可爱护内部的Al，故铁易生锈，而铝在空气中较稳定，选项C错误；氢氧化铝为弱碱，与盐酸反应，则氢氧化铝能中和胃酸，可用于制胃药，选项D正确。答案：C3．(2024·珠海试验中学第三次模拟)下列由废铝粉、稀盐酸和氨为原料制取Al2O3的试验原理和装置不能达到试验目的的是()A．用装置甲溶解废铝粉B．用装置乙制取Al(OH)3固体C．用装置丙过滤得到Al(OH)3固体D．用装置丁灼烧Al(OH)3固体制得Al2O3解析：A项，将废铝粉加入到盐酸中，适当加热和搅拌以增大反应速率，则用装置甲溶解废铝粉能够达到试验目的，不符合题意；B项，向所得的AlCl3溶液中通入过量的氨来制备Al(OH)3固体，用装置乙可以制取Al(OH)3固体，倒扣的漏斗能防止倒吸，不符合题意；C项，分别固体和液体常用过滤操作，即用装置丙过滤得到Al(OH)3固体，不符合题意；D项，蒸发溶液用蒸发皿，而对固体加热则需用大试管或者坩埚，故用装置丁用蒸发皿灼烧Al(OH)3固体制得Al2O3不能达到试验目的，符合题意。答案：D4．(2012·东莞第八中学月考)某同学通过系列试验探究Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是()A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探究讨Mg的活泼性B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，视察Mg(OH)2沉淀的生成C．将Mg(OH)2浊液干脆倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀D．将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体解析：浓硫酸溶于水放热，且密度大于水，因此稀释浓硫酸，应将浓硫酸加到水中，而不能将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，A项错误；将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀，B项正确；过滤时应当用玻璃棒引流，C项错误；应将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中，加足量稀盐酸，生成氯化镁，由于氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢，水解吸热，且氯化氢易挥发，所以加热时促进镁离子水解，蒸干得不到无水MgCl2固体，为氢氧化镁固体，D项错误。答案：B5．(2024·广东第一次模拟)下列反应的离子方程式书写正确的是()A．Al2(SO4)3溶液与过量Ba(OH)2溶液反应：2Al3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)＋3Ba2＋＋8OH－=3BaSO4↓＋2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2OB．金属Na与MgCl2溶液反应：2Na＋Mg2＋=2Na＋＋MgC．少量SO2与KClO溶液反应：SO2＋H2O＋2ClO－=SOeq\o\al(2－,3)＋2HClOD．草酸(H2C2O4)与酸性KMnO4溶液反应：5C2Oeq\o\al(2－,4)＋2MnOeq\o\al(－,4)＋16H＋=10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O解析：A项，Al2(SO4)3溶液与过量Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀和偏铝酸根离子，反应离子方程式为2Al3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)＋3Ba2＋＋8OH－=3BaSO4↓＋2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O，正确；B项，Na先与MgCl2溶液中的水反应生成NaOH和氢气，NaOH再与MgCl2反应生成氢氧化镁沉淀，离子方程式为2Na＋2H2O＋Mg2＋=2Na＋＋Mg(OH)2↓＋H2↑，错误；C项，少量SO2通入KClO溶液中，二者发生氧化还原反应，离子方程式为SO2＋H2O＋3ClO－=Cl－＋SOeq\o\al(2－,4)＋2HClO，错误；D项，高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化草酸生成二氧化碳，高锰酸根离子被还原生成锰离子，草酸为弱酸不行拆，离子方程式为2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，错误。答案：A6．(2024·石家庄二中月考)胃舒平的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·H2O)等化合物。下列叙述错误的是()A．镁元素基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s2B．铝元素原子核外共有13种不同运动状态的电子C．钠离子半径比铝离子半径大D．金属铝与钠的最高价氧化物的水化物溶液反应的离子方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑解析：镁质子数为12，基态原子的核外电子排布式是：1s22s22p63s2，故A项正确；原子核外有几个电子就有几种不同的运动状态，所以铝原子核外电子有13种运动状态，故B项正确；钠离子和铝离子电子层数相同，而钠原子核电荷数小，所以钠元素离子半径比铝离子半径大，故C项正确；钠的最高价氧化物的水化物溶液为氢氧化钠溶液，铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑，故D项错误。答案：D7．(2024·东莞高级中学期中)图表中探究铝片与Na2CO3溶液的反应。下列说法错误的是()均无明显现象铝片表面产生细小气泡加热后出现白色浑浊，产生大量气泡(经检验为H2和CO2)A．Na2CO3溶液中存在水解平衡：COeq\o\al(－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋OH－B．对比Ⅰ、Ⅲ说明Na2CO3溶液能破坏铝表面的爱护膜C．H2逸出有利于COeq\o\al(2－,3)水解平衡向正反应方向移动D．推想出现白色浑浊的缘由：Al3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)=Al(OH)3↓＋3CO2↑解析：碳酸钠为强碱弱酸盐，在水溶液中会发生水解，主要水解平衡为COeq\o\al(2－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋OH－，A项正确；Ⅰ中Al表面没有气泡，说明表面有氧化膜，Ⅲ中Al有气泡，说明表面氧化膜被破坏，B项正确；氢气逸出有利于铝与氢氧根离子的反应，碳酸根水解生成碳酸氢根和氢氧根离子，消耗了氢氧根离子，从而促进了碳酸根离子的水解，所以H2逸出促进COeq\o\al(2－,3)水解平衡向正反应方向移动，C项正确；碳酸钠水解显碱性，铝表面的氧化铝与碱反应生成偏铝酸根离子，去掉氧化膜后，铝与氢氧根离子、水反应生成氢气，碳酸根离子部分水解生成碳酸氢根离子，碳酸氢根离子与偏铝酸根离子反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸根离子，所以出现白色沉淀的缘由可用离子方程式表示为AlOeq\o\al(－,2)＋HCOeq\o\al(－,3)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)，D项错误。答案：D8．(2024·湖南卷)铝电解厂烟气净化的一种简洁流程如下。下列说法错误的是()A．不宜用陶瓷作汲取塔内衬材料B．采纳溶液喷淋法可提高汲取塔内烟气汲取效率C．合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2D．滤液可回收进入汲取塔循环利用解析：烟气(含HF)通入汲取塔，加入过量的碳酸钠，发生反应Na2CO3＋2HF=2NaF＋H2O＋CO2↑，向合成槽中通入NaAlO2，发生反应6NaF＋NaAlO2＋2CO2=Na3AlF6＋2Na2CO3，过滤得到Na3AlF6和含有Na2CO3的滤液。据此分析解答。陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2在高温下与Na2CO3发生反应Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up14(高温))Na2SiO3＋CO2↑，因此不宜用陶瓷作汲取塔内衬材料，故A项正确；采纳溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，提高汲取塔内烟气汲取效率，故B项正确；由上述分析可知，合成槽内发生反应6NaF＋NaAlO2＋2CO2=Na3AlF6＋2Na2CO3，产物是Na3AlF6和Na2CO3，故C项错误；由上述分析可知，滤液的主要成分为Na2CO3，可进入汲取塔循环利用，故D项正确。答案：C9．(2024·韶关其次次模拟)废易拉罐(含有Al和少量Fe、Mg杂质)制备明矾，分析下图所示流程，下列说法正确的是()A．为尽量少引入杂质，NaOH溶液应改用KOH或氨水B．“沉淀”为Al2(CO3)3C．上述流程中可用过量CO2代替NH4HCO3D．滤渣的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2解析：由题给流程可知，易拉罐中铝与氢氧化钠溶液微热反应生成偏铝酸钠和氢气，铁、镁不与氢氧化钠溶液反应，过滤得到含有铁、镁的滤渣和偏铝酸钠溶液；向偏铝酸钠溶液中加入碳酸氢铵溶液，溶液中铝离子与碳酸氢根反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸根离子，过滤得到氢氧化铝沉淀；氢氧化铝沉淀溶于稀硫酸后，加入硫酸钾，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到明矾。据此分析解答。铝能与氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液反应，不能与弱碱氨水反应，则溶解易拉罐时不能用氨水代替氢氧化钠溶液，故A项错误；由分析可知，沉淀为氢氧化铝，故B项错误；二氧化碳也能与偏铝酸钠溶液反应生成氢氧化铝沉淀，则可以用过量的二氧化碳代替碳酸氢铵得到氢氧化铝沉淀，故C项正确；由分析可知，滤渣的主要成分是铁、镁，故D项错误。答案：C10．(2024·东莞中学松山湖学校月考)Al2O3与MgO的混合物经过量烧碱溶液处理后，过滤，向所得滤液中滴加NaHCO3溶液，测得溶液pH和Al(OH)3生成的量随加入NaHCO3溶液体积改变的曲线如下。下列说法不正确的是()A．a点溶液中存在的离子有Na＋、AlOeq\o\al(－,2)、OH－、H＋B．b点与c点溶液所含微粒种类相同C．NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8mol·L－1D．生成沉淀的离子方程式为HCOeq\o\al(－,3)＋AlOeq\o\al(－,2)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)解析：a点溶液是Al2O3与MgO的混合物经过量烧碱溶液处理，过滤后所得滤液，溶质是生成的NaAlO2和过量的NaOH，有Na＋、AlOeq\o\al(－,2)、OH－，任何水溶液中均存在H＋，故A项正确；由b点到c点是偏铝酸根离子、氢氧根离子与碳酸氢根离子反应，其离子方程式为HCOeq\o\al(－,3)＋AlOeq\o\al(－,2)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)，偏铝酸根离子、氢氧根离子浓度削减，碳酸根离子、氢离子浓度增加，微粒种类相同，故B、D项正确；d点坐标说明加入40mLNaHCO3溶液与偏铝酸根离子、氢氧根离子反应，生成n[Al(OH)3]＝32×10－3mol，所以n(NaHCO3)＞n[Al(OH)3]＝32×10－3mol，则NaHCO3溶液的物质的量浓度大于0.8mol·L－1，故C项错误。答案：C二、非选择题11．(2024·潮州高级中学月考)某校探讨性学习小组的同学进行了以下化学试验：将金属钙置于空气中燃烧，然后向所得固体产物中加入肯定量蒸馏水，此过程中反应放出大量的热，并且放出有臭味的气体。请回答下列问题：(1)甲同学提出：运用类比学习的思想，Ca与Mg位于同一主族，化学性质具有肯定的相像性。请写出Ca在空气中燃烧反应的化学方程式：_________________________________________________________________________________________________________。(2)乙同学提出：Ca的性质比Na活泼，在空气中燃烧还应有CaO2生成，请写出燃烧后固体产物与水反应放出气体的化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________________。(3)丙同学提出用试验的方法探究放出的臭味气体的成分。[查阅资料]ⅰ.CaO2遇水反应生成H2O2，H2O2可能会分解产生肯定量的O3。ⅱ.碘量法是最常用的臭氧测定方法，其原理为强氧化剂臭氧(O3)与碘化钾(KI)水溶液反应生成游离碘(I2)，臭氧转化为氧气。反应式为O3＋2KI＋H2O=O2＋I2＋2KOH。[提出假设]假设1：该臭味气体只有NH3；假设2：该臭味气体只有________；假设3：该臭味气体含有________。[设计方案进行试验探究](4)该小组同学设计如下试验方案，并进行试验，验证上述假设。请完成相关的试验操作步骤、预期现象及结论(仪器自选)。限选试验试剂：红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、pH试纸、KI淀粉溶液、蒸馏水。试验操作预期现象与结论取少量反应后固体于试管中，__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________解析：(1)由于镁可以和空气中的氧气、二氧化碳、氮气反应，钙与镁的化学性质具有肯定的相像性，所以钙也可以和这三种气体反应，反应的化学方程式为2Ca＋O2eq\o(=,\s\up14(点燃))2CaO、3Ca＋N2eq\o(=,\s\up14(点燃))Ca3N2、2Ca＋CO2eq\o(=,\s\up14(点燃))2CaO＋C。(2)Ca在空气中燃烧的产物中能与水反应放出气体的物质为CaO2和Ca3N2，CaO2与水反应生成氢氧化钙和氧气，反应的化学方程式为2CaO2＋2H2O=2Ca(OH)2＋O2↑，Ca3N2与水反应生成氢氧化钙和氨，反应的化学方程式为Ca3N2＋6H2O=3Ca(OH)2＋2NH3↑。(3)依据题中所给信息知，有气味的气体可以是NH3，也可以是O3，还可以是二者的混合物。(4)验证是否含有NH3，可用潮湿的红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明有NH3；验证是否含有臭氧，可用淀粉KI溶液，由题给信息知臭氧能使淀粉KI溶液变蓝。详细试验操作为向试管中加入少量水，将潮湿的红色石蕊试纸置于试管口；另取少量反应后固体于试管中，向试管中加入少量水，将产生的气体通入淀粉KI溶液中。预期试验现象与结论是若潮湿的红色石蕊试纸显蓝色，且淀粉KI溶液不变色，则假设1成立；若潮湿的红色石蕊试纸不显蓝色，且淀粉KI溶液变蓝色，则假设2成立；若潮湿的红色石蕊试纸显蓝色，且淀粉KI溶液变蓝色，则假设3成立。答案：(1)2Ca＋O2eq\o(=,\s\up14(点燃))2CaO、3Ca＋N2eq\o(=,\s\up14(点燃))Ca3N2、2Ca＋CO2eq\o(=,\s\up14(点燃))2CaO＋C(2)2CaO2＋2H2O=2Ca(OH)2＋O2↑、Ca3N2＋6H2O=3Ca(OH)2＋2NH3↑(3)O3O3和NH3(4)向试管中加入少量水，将潮湿的红色石蕊试纸置于试管口；另取少量反应后固体于试管中，向试管中加入少量水，将产生的气体通入淀粉KI溶液中若潮湿的红色石蕊试纸显蓝色，且淀粉KI溶液不变色，则假设1成立；若潮湿的红色石蕊试纸不显蓝色，且淀粉KI溶液变蓝色，则假设2成立；若潮湿的红色石蕊试纸显蓝色，且淀粉KI溶液变蓝色，则假设3成立12．(2024·揭阳华侨中学月考)粉煤灰的主要成分为Al2O3、SiO2，还含少量Fe2O3等，工业上可用粉煤灰制取氧化铝、碱式硫酸铝溶液等。(1)从粉煤灰获得氧化铝的部分工艺流程如下：①“酸浸”在恒容密闭反应釜中进行，温度不宜过高的缘由是____________________。②“除铁”生成Fe(OH)3的离子方程式为______________________________________________________________________________________________________________，检验溶液中铁元素已经除尽的方法是_________________________________________________________________________________________________________________。③“结晶”是向浓溶液中通入HCl气体，从而获得AlCl3·6H2O晶体的过程，溶液中Al3＋和盐酸的浓度随通气时间的改变如下图所示。Al3＋浓度减小的缘由是_______________________________________________________________________________________。(2)碱式硫酸铝溶液可用于烟气脱硫。室温下向肯定浓度的硫酸铝溶液中加入肯定量的碳酸钙粉末，反应后经过滤得到碱式硫酸铝溶液，生成物(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中x值的大小影响碱式硫酸铝溶液的脱硫效率。①制备碱式硫酸铝溶液时，维持反应温度和反应时间不变，提高x值的方法有________________________________________________________________________。②通过测定碱式硫酸铝溶液中相关离子的浓度确定x的值，测定方法如下：a．取碱式硫酸铝溶液25.00mL，加入盐酸酸化的过量BaCl2溶液充分反应，静置后过滤、洗涤，干燥至恒重，得固体2.3300g。b．取碱式硫酸铝溶液2.50mL，稀释至25mL，加入0.1000mol·L－1EDTA标准溶液25.00mL，调整溶液pH约为4.2，煮沸，冷却后用0.0800mol·L－1CuSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点，消耗CuSO4标准溶液20.00mL(已知Al3＋、Cu2＋与EDTA反应的化学计量比均为1∶1)。计算(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中的x值(写出计算过程)。解析：酸浸时，只有SiO2不溶，则滤渣为SiO2，滤液中主要含有Al3＋、Fe3＋，加入NH4HCO3使Fe3＋转化为Fe(OH)3除去，向浓溶液中通入HCl气体，从而获得AlCl3·6H2O晶体，煅烧AlCl3·6H2O晶体得到Al2O3产品。据此分析解答。(1)①浓盐酸易挥发，温度太高，盐酸大量挥发，会引起容器内压强过大，导致反应釜损坏，因此温度不宜过高。②加入NH4HCO3，HCOeq\o\al(－,3)与Fe3＋发生双水解，使Fe3＋转化为Fe(OH)3除去，反应的离子方程式为Fe3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)=Fe(OH)3↓＋3CO2↑；铁元素除尽则溶液中不含Fe3＋，静置，取少量上层清液于试管中，滴入KSCN溶液，溶液不变红色，说明铁元素已经除尽。③盐酸浓度增大，溶液中Cl－浓度增大，促进Al3＋形成AlCl3·6H2O晶体析出，溶液中Al3＋浓度减小。(2)①反应是室温下向肯定浓度的硫酸铝溶液中加入肯定量的碳酸钙粉末，反应后经过滤得到碱式硫酸铝溶液，维持反应温度和反应时间不变，可通过增大反应速率提高x的值，可实行的方法为适当增加CaCO3的量或加快搅拌速率。②a中得到的固体为硫酸钡，则25.00mL溶液中n(SOeq\o\al(2－,4))＝n(BaSO4)＝eq\f(2.3300g,233g·mol－1)＝0.01mol，依据滴定过程可知，2.50mL碱式硫酸铝溶液中Al3＋的物质的量为n(Al3＋)＝n(EDTA)－n(Cu2＋)＝0.1000mol·L－1×25×10－3L－0.0800mol·L－1×20×10－3L＝9×10－4mol，则25.00mL碱式硫酸铝溶液中n(Al3＋)＝9×10－3mol，依据元素守恒有eq\f(n（S）,n（Al）)＝eq\f(n（SOeq\o\al(2－,4)）,n（Al3＋）)＝eq\f(3（1－x）,2（1－x）＋x)＝eq\f(0.01,9×10－3)，解得x＝0.41。答案：(1)①温度太高，盐酸大量挥发，会引起容器内压强过大，导致反应釜损坏②Fe3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)=Fe(OH)3↓＋3CO2↑静置，取少量上层清液于试管中，滴入KSCN溶液，溶液不变红色③盐酸浓度增大，溶液中Cl－浓度增大，促进Al3＋形成AlCl3·6H2O晶体析出(2)①适当增加CaCO3的量或加快搅拌速率②0.4113．金属镁、铝可用于制造轻质合金、精密仪器等，26Mg是26Al衰变的产物，可用于地质年头的探讨。回答下列问题：(1)若将基态镁原子最高能级的电子排布图表示为，则它违反的电子排布规律是____________、________；基态铝原子核外电子所处最高能级轨道的形态为____________。(2)EDTA与硬水中的Ca2＋、Mg2＋结合，使Ca2＋、Mg2＋浓度降低，避开结成锅炉水垢，Mg2EDTA的结构简式为。①Mg2EDTA中组成元素的电负性由大到小的依次为______________________(用元素符号表示)。②Mg2EDTA分子内的原子中属于sp3杂化的是______(用元素符号表示)。(3)镁与铍均属于碱土金属元素，氯化铍在1000℃时，完全离解为BeCl2单体，BeCl2单体的空间构型为__________________。(4)在熔融条件下，铝的氧化物导电，氯化物不导电，则铝的氧化物为________晶体；肯定条件下，铝的氯化物为二聚体，二聚体中所含的化学键为________(填字母)。A．离子键 B．极性键C．非极性键 D．配位键(5)由Mg、Al、O构成的某透亮陶瓷立方晶胞结构信息如图所示。①该透亮陶瓷的化学式为__________。②已知两个最近的Mg原子之间的距离为anm，设NA为阿伏加德罗常数的值，则该透亮陶瓷立方晶胞的密度为____________________________g·cm