第2講鎂、鋁及其化合物A組基礎(chǔ)題組1.(2019湖南邵陽模擬)下列各組混合物,使用氫氧化鈉溶液和鹽酸兩種試劑不能分離的是()A.氧化鎂中混有氧化鋁B.氯化鋁溶液中混有氯化鐵C.氧化鐵中混有二氧化硅D.氯化亞鐵溶液中混有氯化銅答案DA項(xiàng),;B項(xiàng),;C項(xiàng),。2.(2018湖北武漢模擬)鎂、鋁性質(zhì)相似,下表中對兩者的對比不正確的是()選項(xiàng)反應(yīng)鋁鎂A與非金屬單質(zhì)反應(yīng)能被Cl2、O2氧化能與N2、O2反應(yīng)B與水反應(yīng)能與沸水反應(yīng)反應(yīng)很困難C與堿反應(yīng)能溶于強(qiáng)堿溶液不反應(yīng)D與某些氧化物反應(yīng)能與Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金屬氧化物發(fā)生鋁熱反應(yīng)能在CO2中燃燒答案B鎂的金屬性強(qiáng)于鋁,鋁與水反應(yīng)很困難,鎂能與沸水反應(yīng)。3.鋁土礦的主要成分中含有氧化鋁、氧化鐵和二氧化硅等,工業(yè)上經(jīng)過下列工藝可以冶煉金屬鋁。下列說法中錯誤的是()鋁土礦abcdAlA.、中除加試劑外,還需要進(jìn)行過濾操作B.a、b中鋁元素的化合價相同C.中需要通入過量的氨氣D.進(jìn)行的操作是加熱,而且d一定是氧化鋁答案C鋁土礦中加入鹽酸生成Al3+和Fe3+,二氧化硅不溶于鹽酸,所以要過濾,分離出二氧化硅;濾液中加過量NaOH溶液,Al3+轉(zhuǎn)化為AlO2-,Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,過濾除去Fe(OH)3沉淀,向?yàn)V液中通入過量的二氧化碳,會生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3受熱分解生成Al2O3,最后電解熔融的Al2O3生成Al。A項(xiàng),由以上分析可知、中除加試劑外,還需要進(jìn)行過濾操作,故正確;B項(xiàng),Al3+、AlO2-中鋁元素的化合價均為+3價,故正確;C項(xiàng),中需要把AlO2-轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀,要通入過量的二氧化碳:AlO2-+CO2+2H2O Al(OH)3+HCO3-,故錯誤;D項(xiàng),根據(jù)上述分析可知中Al(OH)3受熱分解生成Al2O3,故正確。4.在某無色溶液中緩慢地滴入NaOH溶液直至過量,產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量與加入的NaOH溶液體積的關(guān)系如圖所示,由此確定,原溶液中含有的陽離子是()A.Mg2+、Al3+、Ba2+B.H+、Mg2+、Al3+C.H+、Cu2+、Al3+D.只有Mg2+、Al3+答案BMg2+、Al3+遇氫氧化鈉立即產(chǎn)生沉淀,與第一階段無沉淀不符合,A項(xiàng)錯誤;B項(xiàng),水溶液中一定含有氫離子,加入氫氧化鈉沒有沉淀產(chǎn)生,繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液產(chǎn)生沉淀,達(dá)最大值,符合第二階段沉淀量逐漸增加,第三階段有部分沉淀能和氫氧化鈉繼續(xù)反應(yīng),說明部分沉淀是氫氧化鋁,原溶液中一定含有鋁離子,第四階段沉淀的量不再隨著氫氧化鈉量的增多而增加,說明一定有一種沉淀和氫氧化鈉不反應(yīng),可推知該沉淀是氫氧化鎂,原溶液中一定含有鎂離子,說明溶液中有H+、Al3+和Mg2+,B項(xiàng)正確;Cu2+在水溶液中呈藍(lán)色,題干中溶液是無色,C項(xiàng)錯誤;Mg2+、Al3+遇氫氧化鈉立即產(chǎn)生沉淀,與第一階段無沉淀不符合,D項(xiàng)錯誤。5.(2018陜西西安高三期末)已知Al2H6燃燒熱極高,是一種很好的生氫劑,它跟水反應(yīng)生成H2,球棍模型如圖所示(白球?yàn)锳l,黑球?yàn)镠)。下列推測肯定不正確的是()A.該物質(zhì)與水反應(yīng),屬于氧化還原反應(yīng)B.Al2H6分子中H為+1價,Al為-3價C.Al2H6在空氣中完全燃燒,產(chǎn)物為氧化鋁和水D.氫鋁化合物可能成為未來的儲氫材料和火箭燃料答案B在化合物中電負(fù)性大的元素顯負(fù)價,電負(fù)性小的元素顯正價,氫元素的電負(fù)性大于鋁元素,氫鋁化合物中鋁元素顯+3價,氫元素顯-1價,B項(xiàng)錯誤。6.將100 mL 3 mol L-1的NaOH溶液與100 mL 1 mol L-1的AlCl3溶液,按下列兩種方法混合:將NaOH溶液逐滴加入AlCl3溶液中,邊加邊振蕩將AlCl3溶液逐滴加入NaOH溶液中,邊加邊振蕩。對上述實(shí)驗(yàn)所得出的結(jié)論正確的是()A.現(xiàn)象相同,沉淀量相同B.現(xiàn)象相同,沉淀量不相同C.現(xiàn)象不相同,沉淀量相同D.現(xiàn)象不相同,沉淀量不相同答案C100 mL 3 mol L-1NaOH溶液中n(NaOH)=0.3 mol,100 mL 1 mol L-1的AlCl3溶液中n(AlCl3)=0.1 mol,則將NaOH溶液逐滴加入AlCl3溶液中,發(fā)生反應(yīng):Al3+3OH- Al(OH)3,現(xiàn)象為觀察到白色沉淀;將AlCl3溶液逐滴加入NaOH溶液中,發(fā)生反應(yīng):Al3+4OH- AlO2-+2H2O,Al3+3AlO2-+6H2O 4Al(OH)3,先沒有沉淀后出現(xiàn)沉淀,所以二者現(xiàn)象不同,由于AlCl3最后全部轉(zhuǎn)化為Al(OH)3,沉淀量相等,故選C。7.(2018福建莆田第六中學(xué)期中)向含Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入150 mL 1 molL-1 HCl溶液,測得溶液中的某幾種離子物質(zhì)的量的變化如圖所示,則下列說法中不正確的是()A.a曲線表示的離子方程式為AlO2-+H+H2O Al(OH)3B.b和c曲線表示的離子反應(yīng)是相同的C.M點(diǎn)時,溶液中沉淀的質(zhì)量為3.9 gD.原混合溶液中的CO32-與AlO2-的物質(zhì)的量之比為12答案DNa2CO3、NaAlO2的混合溶液中加入HCl溶液,先發(fā)生反應(yīng):AlO2-+H+H2O Al(OH)3,a曲線表示AlO2-減少,AlO2-反應(yīng)完畢,發(fā)生反應(yīng):CO32-+H+ HCO3-,b曲線表示CO32-減少,c曲線表示HCO3-增加,CO32-反應(yīng)完畢,發(fā)生反應(yīng):HCO3-+H+ CO2+H2O,d曲線表示HCO3-減少,此階段Al(OH)3不參與反應(yīng),A、B項(xiàng)正確;加入鹽酸50 mL時NaAlO2中鋁元素全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀,加50 mL鹽酸之后CO32-反應(yīng),氫氧化鋁沉淀不溶解,則M點(diǎn)沉淀的質(zhì)量和加入鹽酸50 mL時沉淀的質(zhì)量相同,由NaAlO2+HCl+H2O NaCl+Al(OH)3知,nAl(OH)3=n(NaAlO2)=n(HCl)=0.05 mol,mAl(OH)3=0.05 mol78 gmol-1=3.9 g,C項(xiàng)正確;AlO2-與CO32-消耗的鹽酸的體積都是50 mL,所以消耗的氯化氫的物質(zhì)的量相等,依據(jù)反應(yīng)AlO2-+H+H2O Al(OH)3、CO32-+H+ HCO3-可知CO32-與AlO2-的物質(zhì)的量之比為11,但AlO2-與CO32-都能水解,水解程度不同導(dǎo)致無法判斷溶液中CO32-與AlO2-的物質(zhì)的量之比,D項(xiàng)錯誤。8.A、B、C、D、E五種化合物均含有某種短周期常見元素,它們的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示,其中A的溶液為澄清溶液,C為難溶的白色固體,E易溶于水,取A的溶液灼燒,焰色反應(yīng)呈淺紫色(透過藍(lán)色鈷玻璃)。(1)寫出化學(xué)式:A,B,C,D,E。(2)寫出下列反應(yīng)的離子方程式:AB:;AD:。答案(1)KAlO2Al(OH)3Al2O3AlCl3NaAlO2(2)AlO2-+2H2O+CO2 Al(OH)3+HCO3-AlO2-+4H+ Al3+2H2O解析在短周期元素形成的化合物中,既能與鹽酸反應(yīng),又能與NaOH溶液反應(yīng)的物質(zhì)必為兩性物質(zhì),又因?yàn)锽受熱時轉(zhuǎn)化為C,故可知C為Al2O3,B為Al(OH)3,由此推出D是AlCl3,E為NaAlO2;A與過量CO2反應(yīng)生成Al(OH)3,且A的溶液的焰色反應(yīng)呈淺紫色,則A為KAlO2。9.鎂是海水中含量較多的金屬,鎂、鎂合金及鎂的化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中用途非常廣泛。(1)Mg2Ni是一種儲氫合金,已知:Mg(s)+H2(g) MgH2(s)H1=-74.5 kJmol-1Mg2Ni(s)+2H2(g) Mg2NiH4(s)H2=-64.4 kJmol-1Mg2Ni(s)+2MgH2(s) 2Mg(s)+Mg2NiH4(s)H3則H3=kJmol-1。(2)工業(yè)上可用電解熔融的無水氯化鎂獲得鎂。其中氯化鎂脫水是關(guān)鍵工藝之一,一種正在實(shí)驗(yàn)的氯化鎂晶體脫水的方法是先將MgCl26H2O轉(zhuǎn)化為MgCl2NH4ClnNH3(銨鎂復(fù)鹽),然后在700 脫氨得到無水氯化鎂,脫氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為;電解熔融氯化鎂,陰極的電極反應(yīng)式為。(3)儲氫材料Mg(AlH4)2在110200 的反應(yīng)為Mg(AlH4)2 MgH2+2Al+3H2,每生成27 g Al轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為。答案(1)+84.6(2)MgCl2NH4ClnNH3MgCl2+(n+1)NH3+HClMg2+2e- Mg(3)3 mol解析(1)運(yùn)用蓋斯定律將-2,得Mg2Ni(s)+2MgH2(s) 2Mg(s)+Mg2NiH4(s)H3=+84.6 kJmol-1。(2)“NH4Cl”在加熱時會分解生成NH3和HCl。(3)Mg(AlH4)2中Al為+3價,當(dāng)生成1 mol Al時,轉(zhuǎn)移3 mol電子。10.(2017江蘇單科,16,12分)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3,含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下:注:SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。(1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為。(2)向“過濾”所得濾液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH(填“增大”“不變”或“減小”)。(3)“電解”是電解熔融Al2O3,電解過程中作陽極的石墨易消耗,原因是。(4)“電解”是電解Na2CO3溶液,原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為,陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為。(5)鋁粉在1 000 時可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合,有利于AlN的制備,其主要原因是。答案(1)Al2O3+2OH-2AlO2-+H2O(2)減小(3)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化(4)4CO32-+2H2O-4e-4HCO3-+O2H2(5)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜解析(1)Al2O3是兩性氧化物,能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成AlO2-和H2O。(2)“堿溶”時,NaOH溶液應(yīng)過量,則在“過濾”所得濾液中一定含有過量的NaOH,當(dāng)加入NaHCO3溶液時,HCO3-+OH- CO32-+H2O,使c(OH-)減小,故pH減小。(3)電解熔融Al2O3時,陽極反應(yīng)式為:2O2-4e- O2,O2會與石墨發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而消耗石墨。(4)陽極應(yīng)是H2O電離出的OH-放電,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的條件下,H+與CO32-反應(yīng)生成HCO3-,故陽極的電極反應(yīng)式為:4CO32-+2H2O-4e- 4HCO3-+O2;陰極的電極反應(yīng)式為:4H2O+4e- 2H2+4OH-,所以物質(zhì)A為H2。(5)鋁粉表面有Al2O3薄膜,阻礙反應(yīng)的進(jìn)行,而添加少量NH4Cl固體,NH4Cl分解生成的HCl能與Al2O3反應(yīng),破壞Al2O3薄膜,有利于Al和N2反應(yīng)。B組提升題組11.(2018安徽皖江名校聯(lián)盟聯(lián)考)向物質(zhì)的量濃度均為1 molL-1的HCl、AlCl3、MgCl2、NH4Cl混合溶液中逐滴加入1 molL-1的NaOH溶液,得到如下圖像。下列有關(guān)說法中正確的是()A.沉淀的最大物質(zhì)的量為2 molB.cd段會產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4 L NH3C.de段發(fā)生的反應(yīng)為Al3+4OH- AlO2-+2H2OD.滴加NaOH溶液過程中,微粒反應(yīng)的先后順序是H+、Al3+、Mg2+、NH4+、Al(OH)3答案D因原混合溶液的體積未知,故無法判斷沉淀的最大物質(zhì)的量,A項(xiàng)錯誤;cd段為NH4Cl與NaOH溶液反應(yīng),產(chǎn)生NH3的量無法計算,B項(xiàng)錯誤;de段加入NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al(OH)3+OH- AlO2-+2H2O,C項(xiàng)錯誤;H+、Mg2+、NH4+、Al(OH)3結(jié)合氫氧根離子的能力逐漸減弱,故滴加NaOH溶液過程中,微粒反應(yīng)的先后順序是H+、Mg2+、NH4+、Al(OH)3,D項(xiàng)正確。12.(2018河北邯鄲教學(xué)質(zhì)量檢測)鎂及其化合物是實(shí)驗(yàn)設(shè)計的熱點(diǎn)載體,查閱資料。2NO2+2NaOH NaNO2+NaNO3+H2OMg3N2與水反應(yīng)常溫下,NH3H2O、CH3COOH的電離常數(shù)都等于1.810-5.探究鎂的性質(zhì)。某學(xué)習(xí)小組設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究鎂與二氧化氮反應(yīng)的產(chǎn)物,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)B中試劑是;D裝置的作用是。(2)實(shí)驗(yàn)時,先啟動A中反應(yīng),當(dāng)C裝置中充滿紅棕色氣體時點(diǎn)燃酒精燈,這樣操作的目的是。(3)確定有N2生成的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是。(4)實(shí)驗(yàn)完畢后,設(shè)計實(shí)驗(yàn)確認(rèn)產(chǎn)物中有Mg3N2,取少量C中殘留固體于試管中,滴加蒸餾水,則產(chǎn)物中有氮化鎂。(5)經(jīng)測定,Mg與NO2反應(yīng)生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物質(zhì)的量相等。C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。.探究Mg(OH)2在氯化銨溶液中溶解的原因。供選試劑有:氫氧化鎂、蒸餾水、硝酸銨溶液、鹽酸、醋酸銨溶液。取少量氫氧化鎂粉末投入氯化銨溶液中,振蕩、白色粉末全部溶解。為了探究其原因,他們提出兩種假設(shè)。假設(shè)1:氯化銨溶液呈酸性,H+OH- H2O,促進(jìn)Mg(OH)2溶解;假設(shè)2:NH4+OH- NH3H2O,促進(jìn)Mg(OH)2溶解。(6)請你幫他們設(shè)計實(shí)驗(yàn),探究哪一種假設(shè)正確:。答案(1)P2O5等吸收E中揮發(fā)出來的水蒸氣(2)排盡裝置內(nèi)的空氣,避免O2、CO2、N2等與鎂反應(yīng)(3)E中產(chǎn)生氣泡,癟氣球緩慢鼓起(4)產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)(5)11Mg+4NO2 8MgO+Mg3N2+N2(寫成4Mg+2NO2 4MgO+N2、3Mg+N2 Mg3N2也可)(6)取少量氫氧化鎂于試管中,加入足量CH3COONH4溶液,若白色固體溶解,則假設(shè)2正確;若白色固體不溶解,則假設(shè)1正確解析(1)B中試劑用于干燥二氧化氮,由于二氧化氮與水反應(yīng)生成酸,故不能用堿性干燥劑,應(yīng)選擇酸性或中性干燥劑,可以是P2O5等;D裝置的作用是吸收E中揮發(fā)出來的水蒸氣,防止E中水蒸氣進(jìn)入C裝置的玻璃管中干擾實(shí)驗(yàn)。(3)依據(jù)題中信息,過量的二氧化氮可以被氫氧化鈉溶液吸收,所以確定有N2生成的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是E中產(chǎn)生氣泡,癟氣球緩慢鼓起。(5)經(jīng)測定,Mg與NO2反應(yīng)生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物質(zhì)的量相等,所以C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為11Mg+4NO2 8MgO+Mg3N2+N2。(6)由題中信息可知,常溫下,NH3H2O、CH3COOH的電離常數(shù)相同,所以CH3COONH4溶液顯中性。因此,可以設(shè)計如下實(shí)驗(yàn):取少量氫氧化鎂于試管中,加入足量CH3COONH4溶液,若白色固體溶解,則假設(shè)2正確;若白色固體不溶解,則假設(shè)1正確。