2022届高考化学一轮复习训练题：-第9讲-铝、镁及其重要化合物课时集训.doc

第9讲　铝、镁及其重要化合物
课时集训
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知识点
基础
能力
挑战
镁及其化合物
1

铝及其化合物
2
6

“铝三角”转化与应用
3
8,9,10

有关铝的图像
4
7
12
综合应用
5
11
13

1.下列关于镁铝化学性质的表述不正确的是(　C　)

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
常温下难与水反应
常温下能与水缓慢反应
C.与碱反应
能溶于碱溶液
能溶于碱溶液
D.与某些氧化
物反应
能与Fe2O3、MnO2、Co2O3等金属氧化物发生铝热反应
能在CO2中燃烧
解析:铝能被Cl2、O2氧化分别生成氯化铝和氧化铝,镁能在N2、O2中燃烧分别生成氮化镁和氧化镁,故A正确;铝不如镁活泼,常温下铝难与水反应,但镁能与水缓慢反应,故B正确;铝既可以与酸反应又可以与碱反应,而镁不能与碱反应,故C不正确;铝可以与一些金属氧化物发生铝热反应,镁能在CO2中燃烧生成氧化镁和碳,故D正确。
2.导学号 96656057用除去表面氧化膜的细铝条紧紧缠绕在温度计上(如图),将少许硝酸汞溶液滴到铝条表面,置于空气中,很快铝条表面产生“白毛”,且温度明显上升。下列分析错误的是(　B　)

A.Al和O2化合放出热量
B.硝酸汞是催化剂
C.涉及反应:2Al+3Hg2+2Al3++3Hg
D.“白毛”是氧化铝
解析:白毛为氧化铝,发生反应为4Al+3O22Al2O3,温度明显上升,说明铝与氧气的反应为放热反应,故A正确;硝酸汞与Al发生置换反应,硝酸汞为氧化剂,不是催化剂,故B错误;发生反应有4Al+3O2 2Al2O3、2Al+3Hg2+2Al3++3Hg,故C正确;白毛只能是铝与氧气反应生成的氧化铝,故D正确。
3. 现有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六种物质,它们之间有如图所示转化关系,图中每条线两端的物质之间都可以发生反应,下列推断中不合理的是(　B　)

A.N一定是HCl(aq)
B.X可能为Al或Cl2
C.Y一定为NaOH(aq)
D.Q、Z中的一种必定为Al2O3
解析:在Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)中,只有NaOH(aq)能与Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3五种物质反应,对照图示转化关系,可知Y为NaOH(aq)。只有HCl(aq)能与Al、Al2O3、Al(OH)3、NaOH(aq)四种物质反应,对照图示转化关系可知N为HCl(aq),故选项A、C正确;选项B,若X为Al,Al能与Cl2、HCl(aq)、NaOH(aq)三种物质反应,而图示给出的是与两种物质反应,所以X不可能是Al,但可能是Cl2;选项D,Al2O3既能与HCl(aq)反应,也能与NaOH(aq)反应,故Q、Z中的一种必定为Al2O3。
4.下列均为实验过程中产生沉淀的物质的量(Y)与加入试剂的量(X)之间的关系图,其中正确的是(　C　)

A.图①:向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量且边滴边振荡
B.图②:向NaAlO2溶液中逐滴滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡
C.图③:向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液直至过量
D.图④:向NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液中逐渐通入二氧化碳至过量
解析:生成沉淀与沉淀溶解消耗NaOH的物质的量之比应为3∶1,A错误;滴入盐酸即可产生沉淀,且最终沉淀全部溶解,生成沉淀与沉淀溶解消耗HCl的物质的量之比为1∶3,B错误;滴加NaOH溶液,依次与溶液中Al3+、N、Al(OH)3反应,沉淀生成、溶解以及N完全反应时消耗NaOH的物质的量之比为3∶1∶1,C正确;通入的过量的CO2首先与OH-反应生成C,且C与Ba2+反应生成BaCO3[相当于CO2先与Ba(OH)2反应生成BaCO3,再与NaOH反应生成Na2CO3],然后CO2与NaAlO2反应生成Al(OH)3沉淀,最后CO2与BaCO3反应沉淀溶解,即最终溶液中的沉淀只有Al(OH)3,D错误。
5.铝是一种重要的金属,在生产、生活中具有许多重要的用途,如图是从铝土矿中制备铝的工艺流程:

已知:(1)铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等 杂质;
(2)溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应,能生成硅铝酸盐沉淀,化学反应方程式为2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2ONa2Al2Si2O8↓+4NaOH。
请回答下列问题:
(1)铝土矿中Al2O3与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为
　。 
(2)在工艺流程中“酸化”时,加入的最佳物质B是　 , 
理由是 
, 
写出酸化过程发生反应的化学方程式: 
　。 
(3)工业上用Al2O3与C、Cl2在高温条件下反应制取AlCl3,理论上每消耗 6.0 g碳单质,转移1 mol电子,则反应的化学方程式为 
　。 
(4)某同学推测铝与氧化铁发生铝热反应得到的熔融物中还含有Fe2O3,设计了如下方案来验证:取一块该熔融物投入少量稀硫酸中,反应一段时间后,向反应后的混合液中滴加物质甲的溶液,观察溶液颜色的变化,即可证明熔融物中是否含有Fe2O3。
则物质甲是　　　 　(填化学式),请判断该同学设计的实验方案　　　　(填“合理”或“不合理”)。原因是　  

　(若合理,则不用填写)。 
解析:(1)铝土矿主要成分是Al2O3还有少量SiO2,加入足量NaOH溶液后发生如下反应:Al2O3+2OH-2Al+H2O;SiO2+2OH-Si+H2O;Fe2O3不与NaOH溶液发生反应。
(2)根据题干已知反应,滤液中主要含NaAlO2,通入过量CO2可以将NaAlO2完全转化为Al(OH)3。
(3)每消耗6.0 g(0.5 mol)碳单质,转移1 mol电子,说明碳被氧化为CO,化学方程式为Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO。
(4)Fe3+的检验可用KSCN,但该同学的实验方案不合理,因为Fe3+能与Fe、Al发生反应生成Fe2+,不能检验是否含有Fe3+。
答案:(1)Al2O3+2OH-2Al+H2O
(2)CO2　CO2过量时氢氧化铝不会溶解,反应易控制,且原料廉价　CO2+NaAlO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3
(3)Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO　(4)KSCN　不合理　Fe3+能与Fe、Al反应生成Fe2+,不能检出Fe3+

6.双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂,其化学式是NaAl(OH)2CO3,关于该物质的说法正确的是(　D　)
A.该物质属于两性氢氧化物
B.该物质是Al(OH)3和Na2CO3的混合物
C.1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗3 mol H+
D.该药剂不适合于胃溃疡患者服用
解析:A项,该物质不属于氢氧化物,错误;B项,双羟基铝碳酸钠是一种纯净物,错误;C项,NaAl(OH)2CO3与盐酸发生反应NaAl(OH)2CO3+ 4HClNaCl+AlCl3+3H2O+CO2↑,因此1 mol该物质最多可消耗4 mol HCl,即消耗 4 mol H+,错误;D项,该物质与较多的H+反应会产生CO2气体,容易导致胃溃疡患者胃穿孔,故不适合胃溃疡患者服用,正确。
7.导学号 96656058向等物质的量浓度的HCl、AlCl3、NH4Cl、MgCl2混合溶液中逐滴加入 1 mol·L-1 的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。下列有关说法正确的是(　D　)

A.在0～a段加入的NaOH溶液与NH4Cl反应
B.在b～c段加入NaOH溶液发生反应的离子方程式为Al3++3OH- Al(OH)3↓
C.在d～e段加入NaOH溶液发生反应的离子方程式为Al3++4OH- Al+2H2O
D.在滴加NaOH溶液全过程中主要粒子参与反应的先后顺序是H+、Al3+、Mg2+、N、Al(OH)3
解析:加入的NaOH溶液应先与H+反应,A项错误;由图像中耗用NaOH溶液的体积可知,在b～c段加入NaOH溶液发生反应的离子方程式为Mg2++2OH-Mg(OH)2↓,B项错误;在d～e段加入NaOH溶液发生反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-Al+2H2O,C项错误;D项正确。
8.某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3溶液中含有的Mg2+、K+杂质离子并尽可能减小AlCl3的损失。

下列说法正确的是(　D　)
A.NaOH溶液可以用氨水来代替
B.溶液a中含有Al3+、K+、Cl-、Na+、OH-
C.溶液b中只含有NaCl
D.向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH
解析:A项,若用氨水,则Mg2+、Al3+均转化为沉淀,不能分离Mg(OH)2和Al(OH)3,错误;B项,Al3+与过量NaOH反应生成NaAlO2,溶液a中含Al、K+、Cl-、Na+、OH-,错误;C项,K+、Cl-、Na+在整个过程中不参加反应,溶液b中含KCl、NaCl,错误;D项,因氢氧化铝能溶于盐酸,则向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH,正确。
9.(2018·北京海淀区期末)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(　C　)
A.碱洗目的是除去铝材表面的自然氧化膜:2OH-+Al2O32Al+H2O
B.碱洗时铝材表面会出现气泡:2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
C.获得耐蚀铝材的电极反应:4Al-12e-+3O22Al2O3
D.用稀氨水洗去耐蚀铝材表面的酸:NH3·H2O+H+N+H2O
解析:氧化铝能够溶于氢氧化钠溶液,离子方程式为2OH-+Al2O3 2Al+H2O,A正确;铝能够与氢氧化钠反应放出氢气,离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑,B正确;电极反应方程式也要满足电荷守恒,4Al-12e-+3O22Al2O3,电荷不守恒,C不正确;氨水是弱电解质溶液,用化学式表示,离子方程式为NH3·H2O+H+N+H2O,D正确。
10.导学号 96656059铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法错误的是(　C　)

A.①中还需要进行过滤操作,滤渣为二氧化硅
B.a、b中铝元素的存在形式不同
C.③中需要通入过量的氨气
D.④进行的操作是加热,而且d一定是氧化铝
解析:铝土矿加盐酸生成Al3+和Fe3+,二氧化硅不溶于盐酸,所以要过滤、分离出二氧化硅;滤液中加过量NaOH,Al3+转化为Al,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤除去Fe(OH)3沉淀,向滤液中通入过量的二氧化碳,生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3分解生成Al2O3,最后电解熔融的Al2O3生成Al。由以上分析可知①、②中除加试剂外,还需要进行过滤操作,故A正确;a中为Al3+,b中为Al,故B正确;③中需要把Al转化为Al(OH)3沉淀,要通入过量的二氧化碳:Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC,故C错误;根据上面分析可知④是Al(OH)3受热分解生成Al2O3,故D正确。
11.某课外活动小组欲对铝镁合金进行研究,测定其中镁的质量分数,他们利用盐酸、氢氧化钠溶液设计了三种不同的实验方案:
方案一:铝镁合金测定生成气体的体积
方案二:铝镁合金测定生成气体的体积
方案三:铝镁合金溶液称量灼烧产物的 质量。
(1)写出方案一中发生反应的离子方程式: 
　。 
(2)实验小组根据方案二设计了两个实验装置,如图(图中的铁架台已省略)。

你认为选择 　　　 　(填“甲”或“乙”)装置进行实验更合理,误差更小。 
(3)用方案三进行实验时,除了称量灼烧产物质量外,还需称量的是　　　　　　 　　。 
(4)拓展研究:在向铝镁合金溶于盐酸后的溶液中加入过量NaOH溶液时,生成沉淀的质量与加入NaOH溶液体积的关系可用数轴表示:

请你判断,根据上图数轴中的数据能否求出合金中镁的质量分数?　
　　　(填“能”或“不能”)。 
下列①②两题选一题作答。
①若不能求出合金中镁的质量分数,请说明理由: 
　。 
②若能求出合金中镁的质量分数,则镁的质量分数为　　 　　。 
解析:(1)镁和氢氧化钠溶液不反应,但铝是可以的,反应的离子方程式是2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑。(2)根据装置构造特点可知,乙装置可以使盐酸与合金的反应随时停止,操作简单,所以实验更合理,误差更小。(3)灼烧得到的是氧化镁,所以要计算合金中镁的质量分数,还需要称量合金样品的质量。(4)根据数轴可知,溶解氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液是60 mL-50 mL=10 mL,则生成氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液体积应该是30 mL,所以生成氢氧化镁消耗的氢氧化钠溶液体积是50 mL-10 mL-30 mL=10 mL,则根据方程式Mg2++2OH-Mg(OH)2↓、Al3++3OH-Al(OH)3↓可知,Al和Mg的物质的量之比是2∶1,则镁的质量分数是×100%=30.8%。
答案:(1)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑　(2)乙
(3)合金样品的质量　(4)能　②30.8%

12.(2018·河北衡水模拟)常温下,将一定量的钠铝合金置于水中,合金全部溶解,得到20 mL pH=14的溶液,然后用1 mol·L-1的盐酸滴定,测得生成沉淀的质量与消耗盐酸的体积关系如图所示。则下列说法正确的是(　C　)

A.原合金质量为0.92 g
B.产生氢气的体积为896 mL(标准状况下)
C.图中m的值为1.56
D.图中V2的值为60
解析:pH=14,则c(OH-)=1 mol·L-1,即n(NaOH)=1 mol·L-1×0.02 L= 0.02 mol,V1 mL==0.02 L=20 mL,则n(NaAlO2)=1 mol·L-1× 0.02 L=0.02 mol。根据元素守恒,m(合金)=(0.02+0.02)mol×23 g·
mol-1+0.02 mol×27 g·mol-1=1.46 g,A错误;在标准状况下生成H2（+0.02 mol×）×22.4 L·mol-1=1.12 L,B错误;m[Al(OH)3]= 0.02 mol×78 g·mol-1=1.56 g,C正确;V2=(40-V1)×3+40=100,D错误。
13.导学号 96656060某冶金厂的矿渣含有较多的Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2,现欲进行综合利用以提取氧化铝、氧化镁、氧化铁作为工业原料,其设计的工艺流程如下:

已知:氧化镁与水反应生成氢氧化镁;硅酸的酸性比氢氧化铝强。饱和氯化铵溶液的pH约为5,氢氧化镁开始沉淀至沉淀完全的pH范围: 9.0～12.0。氢氧化铁开始沉淀至沉淀完全的pH 范围:2.7～3.7。
(1)写出过程Ⅱ中氧化铝发生反应的化学方程式: 
　。 
(2)过程Ⅲ的名称是　　　　　　,产品乙的俗名是　　　　。 
(3)过程Ⅴ中所用适量的B是一种气体,B是　　　 　(填化学式),过程Ⅴ中所发生的反应的离子方程式为　 
　。 
(4)残渣甲用饱和氯化铵溶液能部分溶解的原因是 

(结合平衡表达式,用化学平衡理论解释)。
(5)取适量溶液丙,加入过量盐酸并过滤除去沉淀,再用惰性电极电解滤液,一段时间后,在阴极区有沉淀生成,最后沉淀消失。电解时生成沉淀的化学方程式为 
　。 
解析:矿渣粉碎后与纯碱混合熔融,Al2O3、SiO2分别生成偏铝酸钠、硅酸钠。产品乙是红棕色固体,应是Fe2O3。根据已知信息MgO溶于水转化为Mg(OH)2,即残渣甲是Fe2O3和Mg(OH)2的混合物。用饱和氯化铵溶液溶解,Mg(OH)2转化为氯化镁,过滤后与氢氧化钠反应生成Mg(OH)2沉淀,灼烧得到MgO,产品甲是MgO。溶液丙中含有硅酸钠和偏铝酸钠,通入适量CO2,由信息提供:硅酸的酸性比Al(OH)3强,则优先生成Al(OH)3沉淀,灼烧得到氧化铝。
(1)根据以上分析可知过程Ⅱ中氧化铝发生的反应类似SiO2与Na2CO3的反应。
(2)Mg(OH)2和Fe2O3不溶于水,则过程Ⅲ的名称是溶解、过滤;Fe2O3的俗名是铁红。
(3)B是CO2,加适量CO2的原因是避免生成H2SiO3混入Al(OH)3中。
(4)氢氧化镁存在溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),氯化铵电离出的N能与OH-结合,生成一水合氨,使c(OH-)降低,则平衡右移,从而溶解氢氧化镁。
(5)取适量溶液丙,加入过量盐酸,硅酸钠转化为硅酸沉淀,过滤除去沉淀,溶液是氯化铝溶液,用惰性电极电解氯化铝溶液,阳极氯离子放电,阴极是氢离子放电,所以电解时生成沉淀的化学方程式为2AlCl3+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑+3Cl2↑。
答案:(1)Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑
(2)溶解、过滤　铁红
(3)CO2　CO2+3H2O+2Al2Al(OH)3↓+C
(4)Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),氯化铵中N能与OH-反应,c(OH-)降低,平衡右移
(5)2AlCl3+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑+3Cl2↑