2021版高考化学一轮复习核心素养测评十五镁铝及其化合物含解析鲁科版.doc

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1、镁、铝及其化合物一、选择题(本题包括4小题,每题6分,共24分)1.在给定条件下,下列物质的转化不能实现的是()A.Fe2O3FeCl3溶液无水FeCl3B.饱和NaCl溶液NaHCO3Na2CO3C.Al2O3NaAl(OH)4溶液Al(OH)3D.MgCl2溶液Mg(OH)2MgO【解析】选A。加热会促进FeCl3水解,且水解生成的HCl易挥发,故最终得不到无水FeCl3,A项符合题意。向饱和NaCl溶液中先通入NH3,后通入CO2,发生反应:NaCl+H2O+CO2+NH3NaHCO3+NH4Cl,过滤可得到NaHCO3,NaHCO3受热分解即可得到 Na2CO3,B项不符合题意。Al2

2、O3与NaOH溶液反应可生成NaAl(OH)4溶液:Al2O3+2NaOH+3H2O2NaAl(OH)4,向NaAl(OH)4溶液中通入CO2可生成Al(OH)3沉淀,C项不符合题意。MgCl2溶液和石灰乳能发生复分解反应得到Mg(OH)2,Mg(OH)2煅烧分解生成MgO,D项不符合题意。2.(2020泰安模拟)将等物质的量的镁和铝混合,取等质量该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是()A.3 molL-1盐酸B.4 molL-1 HNO3溶液C.8 molL-1 NaOH溶液D.18 molL-1 H2SO4溶液【解析】选A。在镁、铝混合物中加入HNO3和18

3、 molL-1 H2SO4溶液(浓硫酸)都不产生H2;加入NaOH溶液,只有Al与之反应生成H2,而镁不反应;加入盐酸,镁、铝都与盐酸反应生成H2,所以放出H2的量最多。3.(2020保定模拟)某同学通过系统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.将一块带有氧化膜的铝片与过量的浓NaOH溶液完全反应后,取澄清溶液将其蒸干,得纯净的NaAl(OH)4固体B.等质量的铝粉分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应制得等质量的氢气C.常温下铝与浓硝酸反应制得大量的NO2D.用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热,熔化后的液态铝滴落下来【解析】选B。铝片与过量的浓NaOH溶

4、液完全反应后,蒸干得到的不是纯NaAl(OH)4,A错误;等质量的铝粉与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应放出氢气的量相同,B正确;常温下铝与浓硝酸发生“钝化”,C错误;铝在空气中加热生成氧化铝的熔点较高,所以内部熔化的铝不会滴落,D错误。4.(双选)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:下列叙述正确的是()A.试剂X可以是氢氧化钠溶液,也可以是盐酸B.反应过滤后所得沉淀为Fe2O3C.图中所示转化反应都不是氧化还原反应D.反应的化学方程式为NaAl(OH)4+CO2Al(OH)3+NaHCO3【解析】选B、D。试剂X只能是氢氧化钠溶液,不能是盐酸,A错

5、误;反应过滤后所得沉淀为Fe2O3,B正确;电解氧化铝制铝的反应是氧化还原反应,C错误。【加固训练】某烧杯中盛有含0.2 mol NH4Al(SO4)2的溶液,向其中缓缓加入4 molL-1的NaOH溶液200 mL,使其充分反应,此时烧杯中铝元素的主要存在形式为()A.Al3+和Al(OH)3B.Al(OH)4-C.Al(OH)4-和Al(OH)3D.Al(OH)3【解析】选D。n(Al3+)=0.2 mol,n(N)=0.2 mol,n(OH-)=0.8 mol,完全反应后,恰好生成0.2 mol Al(OH)3和0.2 mol NH3H2O。二、非选择题(本题包括2小题,共26分)5.(

6、12分)海水的综合利用可以制备金属镁,某化工厂的制备流程如下:(1)海水提镁要用到海滩上的贝壳,它的作用是_,贝壳经历的有关变化的化学方程式是_。(2)写出由MgCl2得到金属镁的反应方程式:_。(3)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去?(写出实验步骤)_。(4)从经济效益角度看,该化工厂的厂址应选择在_。(5)实验室中将粗盐制成精盐的过程中,在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒,分别说明在这三种情况下用到玻璃棒的目的。溶解时:_;过滤时: _;蒸发时: _。【解析】在海水提镁的生产中,利用海边的贝壳制造石灰乳,以降低运输成本,将电解生成的氯气与氢气化合制备盐酸,再将

7、盐酸与氢氧化镁反应制取氯化镁,以实现原料的循环利用,以及将厂址选在海边等都是为了提高经济效益。答案:(1)作为原料,用来制碱(或石灰乳)CaCO3CaO+CO2,CaO+H2OCa(OH)2(2)MgCl2Mg+Cl2(3)加入MgCl2溶液至过量,过滤,即可除去Ca(OH)2(4)海边(5)搅拌,加速溶解引流,使待过滤液体沿玻璃棒流入漏斗,防止外溅搅拌,防止因局部过热而使液体或晶体飞溅6.(14分)某铝土矿中主要含有Al2O3、Al(OH)3、AlO(OH),还含有Fe2O3等杂质。利用拜耳法生产氧化铝的流程如图所示:请回答下列问题:(1)粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行,其目的是_。(2

8、)AlO(OH)与NaOH溶液反应的化学方程式为_。(3)在稀释、结晶过程中,稀释的目的是_;加Al(OH)3晶核的目的是促进Al(OH)3的析出。上述“稀释、结晶”工艺,也可用通入足量的_气体的方法来代替。(4)浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质,该杂质可通过苛化反应除去,写出苛化反应的化学方程式: _。(5)该生产流程能实现_(填化学式)的循环利用。【解析】(1)粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行,是因为温度越高,反应速率越快。(2)AlO(OH)与NaOH溶液反应得四羟基合铝酸钠,钠和铝的物质的量之比为11,所以AlO(OH)与NaOH以物质的量之比11反应,即反应

9、的化学方程式为AlO(OH)+NaOH+H2ONaAl(OH)4。(3)Al(OH)4-在溶液中会发生水解:Al(OH)4-+H2OAl(OH)3+OH-,依据越稀越水解,可知加水稀释是为了促进Al(OH)4-的水解。“稀释、结晶”工艺中,也可以用四羟基合铝酸盐与CO2反应代替,即Al(OH)4-+CO2Al(OH)3+HC。(4)浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质,杂质是碳酸钠,碳酸钠与氢氧化钙反应生成苛性钠,从而除去碳酸根离子,化学方程式为Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2NaOH。(5)后续反应中又生成氢氧化钠,而开始时是用氢氧化钠溶液溶解铝土矿,故该生产流

10、程能实现循环利用的是NaOH。答案:(1)加快反应速率(2)AlO(OH)+NaOH+H2ONaAl(OH)4(3)促进Al(OH)4-的水解CO2(4)Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2NaOH(5)NaOH一、选择题(本题包括4小题,每题6分,共24分)1.(2020郑州模拟)3 g镁铝合金与100 mL稀硫酸恰好完全反应,将反应后的溶液加热蒸干,得到无水硫酸盐17.4 g,则原硫酸的物质的量浓度为()A.1 molL-1B.1.5 molL-1C.2 molL-1D.2.5 molL-1【解析】选B。由镁铝合金到无水硫酸盐,固体增加的质量为S的质量,则n(H2SO4)= mol=

11、0.15 mol,故c(H2SO4)=1.5 molL-1,B对。2.处理锂离子二次电池正极废料铝钴膜(含有LiCoO2、Al等)的一种工艺如下:下列有关说法不正确的是()A.碱浸的目的是溶解铝B.酸溶时H2O2被还原C.H2SO4/H2O2可改用浓盐酸D.铝、钴产物可再利用【解析】选B。根据铝钴膜的成分以及流程,Al能与NaOH反应,生成可溶的NaAl(OH)4,A正确;LiCoO2中Co显+3价,产品CoC2O4中Co显+2价,化合价降低,LiCoO2为氧化剂,H2O2为还原剂,H2O2被氧化,B错误;H2SO4提供H+,H2O2作还原剂,盐酸也能提供H+,+3价Co也能氧化Cl-转化成+

12、2价Co,C正确;根据上述分析,铝、钴产物可以再利用,D正确。3.(2020太原模拟)向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液,生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是()A.a点对应的溶液中:Na+、Fe3+、S、HCB.b点对应的溶液中:Ag+、Ca2+、N、F-C.c点对应的溶液中:Na+、S2-、S、Cl-D.d点对应的溶液中:K+、N、I-、C【解析】选C。b点之前发生反应:Al3+4OH-Al(OH)4-+2H2O,bc发生反应:3Al(OH)4-+Al3+4Al(OH)3,a点时溶液中存在大量OH-,Fe3

13、+、HC不能大量存在,A错误;b点时溶液中的溶质为NaCl和NaAl(OH)4,Ag+与Cl-生成AgCl沉淀,B错误;c点时溶质为NaCl,所有离子可以大量共存,C正确;d点时溶质为NaCl和AlCl3,Al3+和C能发生水解相互促进的反应,不能大量共存,D错误。4.已知反应:Al(OH)4-+NNH3H2O+Al(OH)3,向浓度均为0.1 molL-1的HCl、NH4Cl和AlCl3混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系,合理的是()【解析】选D。溶液中与OH-反应的阳离子有H+、Al3+、N,反应的先后顺序大致为H+、

14、Al3+、N、Al(OH)3,其中和的反应顺序根据题中所给方程式得应OH-先与反应,再与反应,选D项。二、非选择题(本题包括2小题,共26分)5.(12分)(2020福州模拟)Mg能在NO2中燃烧,产物为Mg3N2、MgO和N2。某科学小组通过实验验证反应产物并探究产物的比例关系。资料信息:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2OMg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3限用如下装置实验(夹持装置省略,部分仪器可重复使用):(1)装置连接的顺序为_(填字母)。(2)连接好仪器,装入药品前检验装置气密性的方法是_。(3)装置A中盛装的干燥剂是_;装置F的作用是_。(4)验证产物中存

15、在Mg3N2的具体实验操作为_;确定产物中有N2生成的实验现象为_。(5)已知装置E中初始加入Mg粉质量为13.2 g,在足量的NO2中充分燃烧,实验结束后,硬质玻璃管冷却至室温、称量,测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为21.0 g,产生N2的体积为1 120 mL(标准状况)。写出玻璃管中发生反应的化学方程式:_。【解析】(1)镁能在二氧化氮中燃烧,生成氮化镁、氧化镁和氮气,装置B滴加浓硝酸后反应生成的气体为二氧化氮,用装置A干燥,通入硬质玻璃管E与镁粉发生反应,用F装置除去多余的二氧化氮,装置C和D是用排水法收集氮气,所以装置连接的顺序为BAEFC(D)。(3)二氧化氮不能用碱性干燥剂干燥,

16、U形管装的是固体干燥剂,所以可以是无水氯化钙或五氧化二磷等,装置F用于除去过量的二氧化氮气体。(5)已知装置E中初始加入镁粉质量为13.2 g,其物质的量为=0.55 mol,在足量的二氧化氮中充分燃烧,实验结束后,硬质玻璃管冷却到室温,称量,测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为21.0 g,该固体为氮化镁和氧化镁,产生氮气的体积为1 120 mL(标准状况下),其物质的量为=0.05 mol,设生成的氮化镁的物质的量为x mol,氧化镁的物质的量为y mol,可得到3x+y=0.55,100x+40y=21.0,解得x=0.05,y=0.4,氮气的物质的量为0.05 mol,则n(镁)n(氮化镁

17、)n(氧化镁)n(氮气)=0.55 mol0.05 mol0.4 mol0.05 mol=11181,根据质量守恒定律,则方程式为11Mg+4NO2Mg3N2+8MgO+N2。答案:(1)BAEFC(2)在D中加水至没过导管口,关闭分液漏斗活塞,对锥形瓶微热,若装置D中导气管口有气泡冒出,停止加热,导气管中形成一段稳定的水柱,表明气密性良好(3)无水CaCl2或P2O5等除去NO2(4)取少量反应后的固体产物,加入水中,产生有刺激性气味的气体,该气体能使湿润的红色石蕊试纸变成蓝色C中产生气泡,C中水减小并通过导管进入D(5)11Mg+4NO2Mg3N2+8MgO+N26.(14分)无水AlCl

18、3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上可由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制备,流程如下:已知:AlCl3、FeCl3分别在183 、315 时升华(1)铝离子的结构示意图为_,实验室配制氯化铝溶液时加入盐酸的目的是_。(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为_;炉气中残余的少量Cl2可用NaOH溶液吸收,其离子方程式为_。(3)700 时,升华器中物质经充分反应后需降温实现FeCl3和AlCl3的分离。请选择合适的温度范围_。a.低于183 b.介于183 和315 之间c.高于315 (4)样品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通过下

19、列操作测得(部分物质略去)。计算该样品中AlCl3的质量分数_(结果用m、n表示,不必化简)。(5)氯化铝可制备无机高分子Al2(OH)nCl(6-n),为确定Al2(OH)nCl(6-n)中n的值,取3.490 g样品,全部溶解在0.112 0 mol的HNO3(足量)中,并加水稀释成100 mL,将溶液分成两等份,进行如下实验:一份与足量氨水充分反应后过滤、洗涤、灼烧,最后得Al2O3的质量为1.020 g,判断加入氨水已足量的操作是_。过滤、洗涤后至少要灼烧_次(填写数字)。测定样品中铝元素含量时不选择测定干燥Al(OH)3的质量,而是测定Al2O3的质量的原因可能是_(选填字母)。a.

20、干燥Al(OH)3固体时易失水b.Al2O3的质量比Al(OH)3大,误差小c.沉淀Al(OH)3时不完全d.灼烧氧化铝时不分解从另一份溶液中取出20.00 mL,用0.129 0 molL-1的标准NaOH溶液滴定过量的硝酸,消耗NaOH溶液18.60 mL,Al2(OH)nCl(6-n)中n的值为_。【解析】(1)铝离子的结构示意图为,实验室配制氯化铝溶液时加入盐酸的目的是防止氯化铝水解。(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO;炉气中残余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收,其离子方程式为Cl2+2OH-ClO-+C

21、l-+H2O。(3) AlCl3、FeCl3分别在183 、315 时升华,为实现FeCl3和AlCl3的分离,让温度介于183 315 之间,使氯化铝升华。(4)n克Al2O3中n(Al)=2 mol, 样品中AlCl3的物质的量为2 mol,质量为2 mol133.5 gmol-1, 该样品中AlCl3的质量分数为100%。(5)判断加入氨水已足量的操作是静置,取上层清液,滴加氨水,无沉淀生成。过滤、洗涤后至少要灼烧2次。测定样品中铝元素含量时不选择测定干燥Al(OH)3的质量,而是测定Al2O3的质量的原因可能是干燥Al(OH)3固体时易分解,而灼烧氧化铝时不分解。0.112 0 mol的HNO3有两个反应,一是与3.490 g Al2(OH)nCl(6-n)中的OH-反应,二是与0.129 0 molL-1的标准NaOH溶液反应,则有:n+0.129 0 molL-118.6010-3L=0.112 0 mol,解得n=5。答案:(1)防止氯化铝水解(2) Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3COCl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O(3)b(4)100%或100%(5)静置,取上层清液,滴加氨水,无沉淀生成2ad5- 10 -