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2021高考化学一轮复习 课时作业9 镁、铝及其重要化合物鲁科版

2021高考化学一轮复习 课时作业9 镁、铝及其重要化合物鲁科版

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- 9 -

镁、铝及其重要化合物
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1．下列关于铝及其化合物的说法不正确的是(　　)
A．Al既可用于食品包装，也可用作建筑材料
B．Al2O3既可用来冶炼金属Al，也可用作耐火材料
C．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作净水剂，也可用作消毒剂
D．Al(OH)3既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐
C　[A项，金属铝具有良好的延展性，因此铝可以制成铝箔用于食品包装，金属铝也可用作建筑材料，如铝合金门窗等，正确；B项，电解熔融的Al2O3可冶炼金属Al，由于Al2O3具有耐高温的性质，也可用作耐火材料，正确；C项，明矾[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水后，Al3＋能发生水解反应，生成的Al(OH)3胶体具有吸附作用，可用作净水剂，但Al(OH)3并不具有消毒作用，错误；D项，Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应生成氯化铝和水，正确。]
2．镁铝性质相似，下表中对两者的对比不正确的是(　　)
选项
反应
铝
镁
A
与非金属反应
能被Cl2、O2氧化
能与N2、O2反应
B
与水反应
能与沸水反应
反应很困难
C
与碱反应
能溶于强碱溶液
不反应
D
与某些氧化物反应
能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应
能在CO2中燃烧
B　[铝能被Cl2、O2氧化，能与某些金属氧化物发生铝热反应，与水反应很不明显，但与强碱溶液反应；Mg能在N2、O2、CO2中燃烧，能与沸水反应，但不能与强碱溶液反应。]
3．相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是(　　)
A．Al　　　　　　　　　　 B．Al(OH)3
C．AlCl3 D．Al2O3
A　[四个选项中的物质与NaOH溶液反应最终均生成Na[Al(OH)4]。由Na[Al(OH)4]的组成可知消耗n(NaOH)等于铝原子的物质的量，即四个选项中Al元素的百分含量越高，消耗的NaOH就越多。]
4．常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　)
A．中性溶液中：Cl－、Mg2＋、Al3＋、K＋
B．1.0 mol·L－1的Na[Al(OH)4]溶液中：Cl－、HCO、K＋、Ca2＋
C．在强碱性环境中：[Al(OH)4]－、SiO、Na＋、K＋
D．0.1 mol·L－1明矾溶液中：NH、[Al(OH)4]－、HCO、Na＋
C　[A项，Al3＋易水解，在中性溶液中水解生成Al(OH)3沉淀；B项，HCO＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋CO＋H2O；D项，Al3＋与[Al(OH)4]－、HCO因发生双水解反应不能大量共存。]
5．下列反应中的离子方程式书写正确的是(　　)
A．向氯化铝溶液中滴加过量氨水：4NH3·H2O＋Al3＋===[Al(OH)4]－＋4NH
B．NH4Al(SO4)2溶液中滴加少量NaOH溶液：NH＋OH－===NH3·H2O
C．向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋[Al(OH)4]－
D．向Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2：2[Al(OH)4]－＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO＋H2O
C　[A项，氨水不能溶解Al(OH)3；B项，NH、Al3＋同时存在时，Al3＋与OH－先反应；D项，通足量CO2时，应生成HCO。]
6．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
B　[ 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。]
7．下列各组物质，不能按“”(“→”表示反应一步完成)关系转化的是(　　)
选项
a
b
c
A
Al2O3
Na[Al(OH)4]
Al(OH)3
B
AlCl3
Al(OH)3
Na[Al(OH)4]
C
Al
Al(OH)3
Al2O3
D
MgCl2
Mg(OH)2
MgO
C　[A中a、b、c分别与NaOH溶液反应、与CO2反应、受热分解即可完成所示转化；B中a、b、c分别与氨水、NaOH溶液、盐酸反应即可完成所示转化；C中铝无法通过一步反应生成Al(OH)3，故C符合题目要求；D中a、b、c分别与NaOH溶液反应、加热分解、与盐酸反应即可完成所示转化。]
8．将NaOH溶液逐滴加入用盐酸酸化的AlCl3溶液中，若用y轴表示Al(OH)3沉淀的量，x轴表示NaOH溶液的体积，下列图像正确的是(　　)

D　[当溶液中有H＋、Al3＋时，加入的OH－先与H＋反应，后与Al3＋反应：H＋＋OH－===H2O，Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓。故开始加入NaOH时，无沉淀产生，随着NaOH的量增加，沉淀的量逐渐增加，当NaOH加入一定量时，沉淀量达到最大值；再加入NaOH，沉淀开始溶解：NaOH＋Al(OH)3===Na[Al(OH)4]。形成沉淀与溶解沉淀所需NaOH的体积比为3∶1。综上所述，D项的图像符合题意。]
9．自然界中存在一种尖晶石，化学式可表示为MgAl2O4，它透明色美，可作为宝石，已知该尖晶石中混有Fe2O3。取一定量样品5.4 g，恰好完全溶解在一定浓度100 mL盐酸溶液中，盐酸浓度可能是(　　)
A．2.8 mol·L－1 B．3.8 mol·L－1
C．4.3 mol·L－1 D．4.9 mol·L－1
A [MgAl2O4与盐酸反应最终生成MgCl2和AlCl3，1 mol MgAl2O4消耗8 mol HCl。因为恰好溶解，采用极值法计算，假如全部是尖晶石，盐酸浓度为＝3.04 mol·L－1；假如全部是Fe2O3,1 mol Fe2O3消耗HCl 6 mol，盐酸浓度为＝2.025 mol·L－1，介于二者之间，选A。]
10．工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：

对上述流程中的判断正确的是(　　)
A．试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物
B．CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
C．反应Ⅱ中的反应为CO2＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋HCO
D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低
C　[A项试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解；B项若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al(OH)3会溶解，不能保证生成Al(OH)3沉淀；D项因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al。]
11．(2019·广东广州综合测试)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]在造纸等方面应用广泛。实验室中采用废易拉罐(含有Al和少量Fe、Mg杂质)制备明矾的流程如图所示：
易拉罐
下列叙述错误的是 (　　)
A．回收处理废易拉罐有利于保护环境和资源再利用
B．“沉淀”为Al2(CO3)3
C．“操作a”中包含蒸发浓缩、冷却结晶
D．上述流程中可用过量CO2代替NH4HCO3
B　[废易拉罐属于可回收物品，回收处理废易拉罐有利于保护环境和资源再利用，A正确；四羟基合铝酸钠与碳酸氢铵发生反应生成碳酸钠、碳酸铵和氢氧化铝，故“沉淀”为Al(OH)3，B错误；将Al(OH)3溶于稀硫酸，再加入硫酸钾，经操作a得到明矾，故操作a为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，C正确；过量二氧化碳与四羟基合铝酸钠溶液反应得到氢氧化铝沉淀，流程中可用过量CO2代替NH4HCO3，D正确。]
12．(2019·黑龙江哈尔滨三中调研)生产上用过量烧碱溶液处理某矿物(含Al2O3、MgO)，过滤后得到的滤液用NaHCO3溶液处理，测得溶液pH、n[Al(OH)3]随加入NaHCO3溶液体积变化的曲线如图所示。下列有关说法不正确的是 (　　)

A．生成沉淀的离子方程式为HCO＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋CO＋H2O
B．b点与c点溶液所含微粒种类相同
C．a点溶液中大量存在的离子是Na＋、[Al(OH)4]－、OH－
D．NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8 mol·L－1
D　[氧化铝和氢氧化钠反应，而氧化镁不反应，过滤后得到的滤液的溶质为生成的四羟基合铝酸钠和过量的氢氧化钠，用碳酸氢钠溶液处理时，氢氧化钠先与碳酸氢钠反应，氢氧化钠完全反应后(用去碳酸氢钠溶液的体积为8 mL)，有氢氧化铝沉淀生成(图像中b→d的过程)，发生反应HCO＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋CO＋H2O，A正确；由于b→d发生的反应相同，则b点与c点溶液所含微粒种类相同，均为Na＋、[Al(OH)4]－、OH－、CO，B正确；a点溶液溶质为氢氧化钠和四羟基合铝酸钠，大量存在的离子是Na＋、[Al(OH)4]－、OH－，C正确；加入40 mL碳酸氢钠溶液时沉淀量最大，为0.032 mol，生成沉淀消耗的NaHCO3溶液的体积为40 mL－8 mL＝32 mL＝0.032 L，故NaHCO3溶液的物质的量浓度为＝1.0 mol·L－1，D错误。]
13．(1)海水提镁的一段工艺流程如下图：

浓海水的主要成分如下：
离子
Na＋
Mg2＋
Cl－
SO
浓度/(g·L－1)
63.7
28.8
144.6
46.4
该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为____________________，产品2的化学式为________，1 L浓海水最多可得到产品2的质量为________g。
(2)采用石墨作阳极、不锈钢作阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为________________；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式________________________。
解析：　(1)工艺流程中，脱硫加入的是得到产品2过程中过滤时的滤液，而此滤液中所含的能够脱硫的离子来源于合成步骤中的石灰乳，故脱硫阶段的主要离子方程式为Ca2＋＋SO===CaSO4↓；而产品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得来的，即Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋，故产品2为Mg(OH)2；1 L浓海水中Mg2＋为28.8 g，故可得到产品2即Mg(OH)2的质量为
×58 g·mol－1＝69.6 g。
(2)电解熔融MgCl2会得到Mg和Cl2，故化学方程式为
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。因为Mg会与H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，故水存在会造成产品Mg的消耗，有关反应的化学方程式为Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。
答案：　(1)Ca2＋＋SO===CaSO4↓　Mg(OH)2　69.6
(2)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
14．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)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1∶1，所以AlO(OH)与NaOH以物质的量之比1∶1反应，即反应的化学方程式为AlO(OH)＋NaOH＋H2O===Na[Al(OH)4]。(3)[Al(OH)4]－在溶液中会发生水解：[Al(OH)4]－⇌Al(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]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。
(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)2===CaCO3↓＋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，故该生产流程能实现循环利用的是NaOH。
答案：　(1)加快反应速率
(2)AlO(OH)＋NaOH＋H2O===Na[Al(OH)4]
(3)促进[Al(OH)4]－的水解　CO2
(4)Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH
(5)NaOH
15．(2019·江西宜春八校联考节选)向盛有10 mL 1 mol·L－1NH4Al(SO4)2溶液的烧杯中滴加1 mol·L－1NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如下：

(1)写出m点反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若在NH4Al(SO4)2溶液中改加20 mL 1.2 mol·L－1Ba(OH)2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为________mol。
解析：　(1)向NH4Al(SO4)2溶液中加入NaOH溶液，由图像分析，先发生Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，再发生NH＋OH－===NH3·H2O，最后是沉淀的溶解Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－，故m点的离子方程式为NH＋OH－===NH3·H2O。
(2)因NH4Al(SO4)2的物质的量为0.01 L×1 mol·L－1＝0.01 mol，Ba(OH)2的物质的量为0.02 L×1.2 mol·L－1＝0.024 mol，产生沉淀的反应有两类，一是SO＋Ba2＋===BaSO4↓，n(SO)＝0.01 mol×2＝0.02 mol，0.02 mol<0.024 mol，故n(BaSO4)＝0.02 mol；二是OH－参与的反应，
Al3＋　＋　3OH－　===　Al(OH)3↓
0．01 mol　0.03 mol　　　0.01 mol
OH－余0.024 mol×2－0.03 mol＝0.018 mol，之后发生反应：NH＋OH－===NH3·H2O，n(NH)＝0.01 mol，消耗OH－0.01 mol，则剩余OH－为0.018 mol－0.01 mol＝0.008 mol，最后发生沉淀溶解的反应：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－，OH－为0.008 mol，溶解Al(OH)3 0.008 mol，剩余Al(OH)3为0.01 mol－0.008 mol＝0.002 mol。溶液中产生沉淀的物质的量为0.02 mol＋0.002 mol＝0.022 mol。
答案：　(1)NH＋OH－===NH3·H2O　(2)0.022