第11讲-金属镁、铝及其化合物(强化训练)(解析版)

第11讲金属镁、铝及其化合物（强化训练）1.探究氢氧化铝的两性，最适宜的试剂是()A.Al、NaOH溶液、稀盐酸B.Al2O3、氨水、稀盐酸C.Al2(SO4)3溶液、NaOH溶液、稀盐酸D.AlCl3溶液、氨水、稀盐酸答案：C【解析】可溶性的铝盐Al2(SO4)3溶液与少量NaOH溶液反应生成氢氧化铝沉淀，继续加过量的氢氧化钠，氢氧化铝沉淀会溶解，氢氧化铝沉淀中加盐酸也会溶解。2.下列除去杂质的方法不正确的是()A.镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥B.用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤D.MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO答案：B【解析】Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入过量氨水时，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。3.镁粉是焰火、闪光粉、鞭炮中不可缺少的原料。工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却，有下列气体：①空气、②CO2、③Ar、④H2、⑤N2，其中可作为冷却气体的是()A.①和②B.②和③C.③和④D.④和⑤答案：C【解析】加热时O2、N2、CO2等都能与镁反应。4.下列叙述中正确的是()A.依据铝热反应原理，能发生反应2Al＋3MgOeq\o(=,\s\up7(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)答案：D【解析】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。5.通过观察化学实验现象，分析归纳出正确的结论，是学习化学科学最基本的技能之一。下列由实验现象得出正确结论的是()选项实验现象结论A把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中：铝溶解有气泡放出，而镁没有任何变化由此得出：铝的金属性比镁强B取一块铝箔，用酒精灯点燃：铝箔只熔化成液体而没有脱落由此得出：铝不易燃烧C向氯化铵溶液中投入一铝片：铝片上产生大量气泡由此得出：该气体是氨气D向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量：先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后沉淀完全消失由此得出：氢氧化铝能溶于强碱溶液答案：D【解析】A项，比较金属性的强弱是用金属单质与水或酸反应产生H2的快慢程度，错误；B项，由于生成了熔点很高的氧化铝，起到隔绝空气的作用，错误；C项，产生的气体应为H2和NH3的混合气体，错误。6.铝自然形成的氧化膜易脱落。以硫酸为电解液，分别以石墨和铝材作阴、阳极材料，经过电解处理形成氧化铝膜，抗蚀能力强。其制备的简要流程如图所示。下列用来解释流程中反应的方程式不正确的是()A.碱洗目的是除去铝材表面的自然氧化膜：2OH－＋Al2O3=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2OB.碱洗时铝材表面会出现气泡：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑C.获得耐蚀铝材的电极反应：4Al－12e－＋3O2=2Al2O3D.用稀氨水洗去耐蚀铝材表面的酸：NH3·H2O＋H＋=NHeq\o\al(＋,4)＋H2O答案：C【解析】A项，氧化铝能够溶于氢氧化钠，离子方程式为2OH－＋Al2O3=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O，正确；B项，铝能够与氢氧化钠反应放出氢气，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑，正确；C项，电极反应为：2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋，错误；D项，氨水是弱电解质，用化学式表示，离子方程式为NH3·H2O＋H＋=NHeq\o\al(＋,4)＋H2O，正确。7.下列说法正确的是()A.向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液的离子方程式：2Al3＋＋3COeq\o\al(2－,3)=Al2(CO3)3↓B.泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应C.铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体物质增重D.氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中，产生大量白色沉淀答案：B【解析】A项，Al3＋与COeq\o\al(2－,3)在溶液中会发生双水解反应，生成Al(OH)3和CO2，错误；C项，铝与氧化铁反应，反应前后都是固体，质量不变，错误；D项，忽视了NaOH可能过量，Al(OH)3能溶于过量NaOH溶液，错误。8.絮凝剂有助于去除工业和生活废水中的悬浮物。下列物质可作为絮凝剂的是()A.CoC2O4·2H2O B.CaSO4·2H2OC.Pb(CH3COO)2·3H2O D.KAl(SO4)2·12H2O答案：D9.在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。下列说法中，正确的是() A．元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体 B．Mg、MgO中镁元素微粒的半径：r(Mg2＋)>r(Mg) C．在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性 D．该反应中化学能全部转化为热能答案：C【解析】碳元素还存在C60、C70等同素异形体，故A项错误；同种元素粒子半径的比较看电子数，电子数越多，半径越大，r(Mg2＋)<r(Mg)，故B项错误；根据氧化还原反应中，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，Mg是还原剂，C是还原产物，故C项正确；该反应中化学能部分转化成热能，一部分转化成光能，故D项错误。10.某同学通过下列实验探究铝及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是()A．实验室中将NH3·H2O滴入Al2(SO4)3溶液中，制备Al(OH)3沉淀B．将一块铝箔用砂纸打磨后立即在酒精灯上点燃，观察铝燃烧的火焰C．将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中加足量稀盐酸，加热蒸干得无水AlCl3固体D．将铝置于装有浓硫酸的试管中再加水，探究Al在不同浓度硫酸中的反应答案：A【解析】氢氧化铝是两性氢氧化物，溶于强酸、强碱，不溶于弱酸、弱碱，实验室中将NH3·H2O滴入Al2(SO4)3溶液中，可制备Al(OH)3，A正确；铝块在空气中不能燃烧，B错误；AlCl3溶液水解生成Al(OH)3和HCl，氯化氢易挥发，故不能得到无水AlCl3固体，C错误；常温下铝在浓硫酸中发生钝化，不再继续反应，加水稀释后，稀硫酸和铝发生反应，不能探究Al在不同浓度硫酸中的反应，D错误。11.将等物质的量的镁和铝相混合，取等物质的量的该混合物4份，分别加到足量的下列溶液中，放出氢气最多的是() A．3mol·L－1HCl B．4mol·L－1HNO3 C．8mol·L－1NaOH D．18mol·L－1H2SO4答案：A【解析】足量3mol·L－1HCl能使镁和铝完全反应产生氢气；硝酸与镁、铝反应，但不会产生氢气；氢氧化钠只能与铝反应产生氢气；浓硫酸与镁不产生氢气，浓硫酸使铝钝化。12.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答案：D【解析】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。13.某学生探究0.25mol/LAl2(SO4)3溶液与0.5mol/LNa2CO3溶液的反应，实验如下。下列分析不正确的是()实验1实验2A．实验1中，白色沉淀a是Al(OH)3B．实验2中，白色沉淀b含有COeq\o\al(2－,3)C．实验1、2中，白色沉淀成分不同的原因与混合后溶液的pH无关D．检验白色沉淀a、b是否洗涤干净，均可用盐酸酸化的BaCl2溶液答案：C【解析】白色沉淀a和稀H2SO4反应不产生气体，结合铝离子和碳酸根的双水解反应，可知a是Al(OH)3，故A项正确；向过量的碳酸钠溶液中加入硫酸铝溶液，生成的白色沉淀b能和稀H2SO4反应产生气体，则b中含有COeq\o\al(2－,3)，故B项正确；实验1中过量Al2(SO4)3使得溶液呈酸性，实验2中过量Na2CO3使溶液呈碱性，最终得到了成分不同的白色沉淀，所以白色沉淀成分不同的原因与混合溶液pH有关，故C项错误；实验1和2中得到的沉淀上都会有SOeq\o\al(2－,4)残留，检验沉淀是否洗涤干净，则可用盐酸酸化的BaCl2溶液检验最后一次洗涤中是否含有SOeq\o\al(2－,4)，故D项正确。14.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 2AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3) D．加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度答案：C【解析】操作Ⅰ增大NaOH溶液用量可以使铝土矿中的Al2O3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Al(OH)3，操作Ⅳ为灼烧，目的是使Al(OH)3分解成Al2O3，B正确；向NaAlO2溶液中通入过量CO2后生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，离子方程式为 AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)，C不正确；加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度，D正确。15.氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料，常温下AlN＋NaOH＋H2O＝NaAlO2＋NH3。某课题小组利用甲图所示装置测定样品中AlN的含量(杂质不反应)。下列说法中正确的是()甲乙A．量气管中的液体应为水B．用长颈漏斗代替分液漏斗，有利于控制反应速率C．反应结束时，a、b两管液面的差值即为产生气体的体积D．若其他操作均正确，实验结束时按乙图读数，测得AlN含量偏高答案：D【解析】反应产生的气体为氨气，氨气极易溶于水，所以量气管中的液体不应为水，可以为四氯化碳，A错误；长颈漏斗没有玻璃旋塞，不能控制液体的滴加，也就不能控制反应速率，B错误；反应结束时，待气体冷却到室温，调节右侧的量气管，使左右两端的液面相平，才能读数，根据起始和结束时右侧量气管的液面的差值，计算产生气体的体积，C错误；俯视量气管的读数，使所量气体的体积增大，氨气的量增大，氮化铝的量增大，测得AlN含量偏高，D正确；正确选项为D。16.(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如右：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答案:CD【解析】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。17.某小组用打磨过的铝片进行如下实验，下列分析不合理的是() A．①中铝片发生了钝化 B．②中产生的气泡可能是氮氧化合物 C．③中沉淀溶解的离子方程式是 Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O D．②中加水稀释过程中，仅发生了氧化还原反应答案：D【解析】浓硝酸具有强氧化性，常温下铝在浓硝酸中发生钝化，故A正确；加水稀释，硝酸浓度变稀，产生气泡说明铝和稀硝酸发生反应生成一氧化氮气体，②中产生的气泡可能是氮氧化合物，故B正确；③中沉淀溶解是氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式是Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，故C正确；②中加水稀释过程中，铝表面形成的氧化物薄膜溶于稀硝酸为复分解反应，过程中不仅发生了氧化还原反应，故D错误。18.磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：下列叙述错误的是()A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、LiC．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠答案：D【解析】Li2SO4易溶于水，用硫酸钠代替碳酸钠，不能形成含Li沉淀，D项错误；合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用，A项正确；LiFePO4中含有Li和Fe元素，正极片碱溶所得滤液中含有Al元素，B项正确；Fe2＋能被HNO3氧化为Fe3＋，Fe3＋遇到碱液后沉淀，而另一种金属离子——锂离子遇到碳酸钠后沉淀，C项正确。19.某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉混合物，物质转化关系如图所示：下列说法不正确的是()A．x为NaOH溶液，y为盐酸B．a→b发生的反应为：AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3C．b→c→Al的反应条件分别为：加热、电解D．a、b、c既能与酸又能与碱反应答案：D【解析】铁粉和铝粉混合物，加入试剂x，过滤得到铁，试剂x能溶解铝，盐酸和铁、铝都反应，氢氧化钠溶液只和铝反应：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2，a为偏铝酸钠溶液，偏铝酸钠和适量盐酸反应NaAlO2＋HCl＋H2O=Al(OH)3＋NaCl，所以x为NaOH溶液，y为盐酸，故A正确；a为偏铝酸钠溶液，b为氢氧化铝，a→b发生的反应NaAlO2＋HCl＋H2O=Al(OH)3＋NaCl，离子反应为：AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3，故B正确；b为氢氧化铝，氢氧化铝受热分解2Al(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O，生成氧化铝和水，氧化铝电解2Al2O3eq\o(=,\s\up7(电解))4Al＋3O2，生成铝和氧气，故C正确；b为氢氧化铝，为两性氢氧化物，既能与酸又能与碱反应，c为氧化铝，属于两性氧化物，既能与酸又能与碱反应，a为偏铝酸钠溶液，只能和酸反应，不能和碱反应，故D错误。20.某固体混合物可能由Al、(NH4)2SO4、MgCl2、FeCl2、AlCl3中的一种或几种组成，现对该混合物做如下实验，所得现象和有关数据如图所示(气体体积数据已换算成标准状况下的体积)：下列说法正确的是()A．固体混合物中一定含有Al，但质量不可确定B．固体混合物中可能含有MgCl2和AlCl3C．固体混合物中一定含有MgCl2和FeCl2D．固体混合物中一定含有(NH4)2SO4、MgCl2答案：D【解析】A.根据流程图可知，该固体与足量的氢氧化钠反应后产生气体，与氢氧化钠反应产生气体的固体可能是Al或硫酸铵；该气体通过浓硫酸，体积减少3.36L，说明产生氨气，体积为3.36L，余5.6－3.36＝2.24L气体为氢气，说明固体中不仅含有硫酸铵还含有Al，且质量可通过氢气的体积计算，错误；B.加入过量氢氧化钠后产生白色沉淀，久置无变化，说明不含氯化亚铁，一定含有氯化镁；得到的溶液中加入稀盐酸先产生沉淀，后沉淀溶解，说明此时溶液中含有偏铝酸根离子，因为固体中一定有Al，所以不一定含有氯化铝，错误；C.固体中一定不含氯化亚铁，错误；D.根据以上分析，固体混合物中一定含有Al、硫酸铵、氯化镁，正确，答案选D。21.实验室用N2与Mg制备Mg3N2的装置如图所示(焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)，下列说法正确的是()①②③④⑤A．①、②、③中依次盛装浓H2SO4溶液、NaOH溶液、焦性没食子酸溶液B．实验操作顺序：通空气→通电加热管式电炉⑤→通电加热管式电炉④C．④的作用是预热净化后的氮气D．当⑤的瓷舟中燃烧产生白光时，⑤可以停止通电加热装置答案：D【解析】③中应盛装浓H2SO4溶液，A项错误；应先加热管式电炉④，B项错误；④的作用是进一步除去空气中的氧气，C项错误；该反应是放热反应，利用反应放出的热量可使反应继续，D项正确。22.NH4Al(SO4)2·12H2O俗称铵明矾，其性质稳定，是化学实验常用的基准试剂，借助碳酸氢铵与硫酸钠可以制备纯净的铵明矾，制备过程如下图，下面相关说法错误的是()A．为加快操作Ⅰ的速率实验时采用抽滤，常用玻璃纤维替代滤纸B．操作Ⅱ的基本过程为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥C．使用NaOH和BaCl2试剂可以检验铵明矾的三种离子D．若气体a通入到饱和的纯碱溶液中会有晶体析出，该晶体与固体a相同答案：C【解析】玻璃纤维性质稳定，且韧性比滤纸的韧性好，可以替代使用，加快抽滤速率，A正确；碳酸氢铵饱和溶液与硫酸钠溶液混合反应后生成碳酸氢钠和硫酸铵，然后制成高温时的饱和溶液，进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥操作，可以得到碳酸氢钠固体，B正确；铵根离子和NaOH反应生成一水合氨，一水合氨和铝离子反应产生白色沉淀氢氧化铝，而铝离子直接与NaOH反应也可产生白色沉淀氢氧化铝，因此无法确定铵根离子存在，C错误；气体a为二氧化碳，通入到饱和的纯碱溶液中会有碳酸氢钠晶体析出，与固体a成分相同，D正确。23.镁及其化合物是实验设计的热点载体，查阅资料。ⅰ2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2OⅱMg3N2与水反应ⅲ常温下，NH3·H2O、CH3COOH的电离常数都等于1.8×10－5Ⅰ.探究镁的性质。某学习小组设计实验探究镁与二氧化氮反应的产物，实验装置如图所示。(1)B中试剂是________；D装置的作用是____________。(2)实验时，先启动A中反应，当C装置中充满红棕色气体时点燃酒精灯，这样操作的目的是____________。(3)确定有N2生成的实验现象是__________________。(4)实验完毕后，设计实验确认产物中有Mg3N2，取少量C中残留固体于试管中，滴加蒸馏水，____________，则产物中有氮化镁。(5)经测定，Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2，其中Mg3N2和N2的物质的量相等。C中发生反应的化学方程式为___________。Ⅱ.探究Mg(OH)2在氯化铵溶液中溶解的原因。供选试剂有：氢氧化镁、蒸馏水、硝酸铵溶液、盐酸、醋酸铵溶液。取少量氢氧化镁粉末投入氯化铵溶液中，振荡、白色粉末全部溶解。为了探究其原因，他们提出两种假设。假设1：氯化铵溶液呈酸性，H＋＋OH－=H2O，促进Mg(OH)2溶解；假设2：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O，促进Mg(OH)2溶解。(6)请你帮他们设计实验，探究哪一种假设正确：___________。答案：(1)P2O5(答案合理均可)吸收E中挥发出来的水蒸气(2)排尽装置内的空气，避免O2、CO2、N2等与镁反应(3)E中产生气泡，瘪气球缓慢鼓起(4)产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝(5)11Mg＋4NO2eq\o(=,\s\up7(△))8MgO＋Mg3N2＋N2(写成4Mg＋2NO2eq\o(=,\s\up7(△))4MgO＋N2、3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(△))Mg3N2也可)(6)取少量氢氧化镁于试管中，加入足量CH3COONH4溶液，若白色固体溶解，则假设2正确；若白色固体不溶解，则假设1正确【解析】(1)B中试剂用于干燥二氧化氮，由于二氧化氮与水反应生成酸，故不能用碱性干燥剂，应选择酸性或中性干燥剂，可以是P2O5等；D装置的作用是吸收E中挥发出来的水蒸气，防止E中水蒸气进入C装置的玻璃管中干扰实验。(3)依据题中信息，过量的二氧化氮可以被氢氧化钠溶液吸收，所以确定有N2生成的实验现象是E中产生气泡，瘪气球缓慢鼓起。(5)经测定，Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2，其中Mg3N2和N2的物质的量相等，所以C中发生反应的化学方程式为11Mg＋4NO2eq\o(=,\s\up7(△))8MgO＋Mg3N2＋N2。(6)由题中信息可