1、备战高考化学镁及其化合物( 大题培优 ) 含答案 (1)一、镁及其化合物1 下图中 A-J分别代表相关反应中的一种物质，已知A 分解得到等物质的量的B、 C、D，已知 B、D 为常温下气态化合物，C 为常温下液态化合物，图中有部分生成物未标出。请填写以下空白：（ 1） A 的化学式 _B 的电子式 _。（ 2）写出下列反应的化学方程式：D G H_。B+镁 E + F。（ 3）写出 A + NaOH D的离子方程式 _ 。【答案】 (1) NH4HCO3(2) 4NH +5O4NO + 6H O CO + 2Mg = 2MgO+C3222+-2-+2H2O(3) NH4 + HCO3+2OH=
2、 NH3+CO3【解析】【分析】已知 A 与碱反应生成气体化合物，则A 含有铵根离子； A 加热分解生成等物质的量的2 种气体和 1 种液体，液体与过氧化钠反应则为水，可确定A 为碳酸氢铵， D 为氨气， C 为水， B 为二氧化碳；二氧化碳与镁反应生成氧化镁和碳；【详解】（1）分析可知，A 为碳酸氢铵，化学式为：NH4HCO3； B 为二氧化碳，其电子式为：；（2） D 与 G 分别为氨气、氧气，在一定条件下反应生成一氧化氮和水，方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O；镁与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，方程式为：CO2+点燃2Mg2MgO+C；（3 ）碳酸氢钠与NaOH反应生成氨气、水和碳
3、酸钠，其反应的离子方程式为：NH4+ +-2-+2H2O；HCO3+2OH = NH3+CO32已知 A 为单质， B、C、D、 E 为化合物，它们之间存在如下转化关系：（1）若A 为非金属单质，B 为镁条在空气中燃烧的产物之一，其与水反应可生成气体C，D 为无色气体，在空气中可变成红棕色，C 与 HCl 气体反应生成E 时产生大量白烟，则的化学式为，由 C 转化为 D 的化学方程式为，上述反应中属于氧化还原反应B的有。（2）若 A 为生活中常见的金属单质，B 为 A 与盐酸反应的产物，C 可通过单质间的化合反应制得，加热蒸干并灼烧C 的溶液可得到红棕色的D，将 C 滴入沸水中可得E 的胶体，
4、则由 B 转化为 C 的离子方程式为，加热蒸干并灼烧C 的溶液可得D 的原因是。【答案】（1） Mg3N2 4NH3+ 5O24NO +6H2 O（ 2） 2Fe2+Cl2= 2Fe3+2Cl-FeCl3 水解吸热，且水解产物HCl 易挥发，从而彻底水解生成Fe(OH)3，灼烧时分解生成Fe2 O3。【解析】试题分析：（ 1）镁条在空气中燃烧的主要产物有氧化镁和氮化镁，因B 可与水反应生成气体 C，所以 A 为 N2， B 为 Mg 3N2， C 为 NH3， D 在空气中由无色变红棕色，故D 为 NO，NH3 与 HCl 气体反应生成 NH4Cl 时产生大量白烟，所以E为 NH4Cl。根据反
5、应过程中是否存在元素化合价变化，可判断出氧化还原反应有。（2）由 C可通过单质间的化合反应制得，加热蒸干并灼烧C 的溶液可得到红棕色的D，且B 为 A 与盐酸反应的产物，可判断A 为 Fe， B 为 FeCl ， C 为 FeCl ， D 为 Fe O ， E 为23233Fe(OH) 。考点：元素化合物3 已知 D、 E、 F 均是短周期元素形成的单质， E 的氧化物对应的水化物为中强碱， F 为黑色固体， A、 D 为无色气体， B、 C 的焰色反应呈黄色。它们之间的变化关系如右图所示（个别生成物略去），回答以下问题：（1）写出 A 与 E 反应的化学方程式：_ 。（2）写出与 E 同周期
6、的最活泼非金属单质的实验室制法的化学方程式：_。（3）写出 C 的溶液与少量盐酸反应的离子方程式：_。【答案】 2Mg CO22MgO C222232MnO 4HCl(浓 )MnCl Cl 2H OCO H =HCO3【解析】【分析】将文字信息标注于框图，再据物质转化关系，从中学常见物质出发进行推断。【详解】短周期元素形成的中强碱只有 Mg(OH)2，则 E 为镁（ Mg ）。由 A（气体） +E（Mg ） F （黑色固体），则 A 为二氧化碳（ CO2）、 F 为碳（ C）。 D（气体） +F（ C） A（ CO2），则 D 为氧气（ O2）。 A（ CO2） +B（焰色黄色） C（焰色黄色
7、） +D（ O2），则 B 为过氧化钠（ Na2O2）、 C 为碳酸钠（ Na2CO3 ）。（1） A（ CO2）与 E（ Mg ）反应的化学方程式22MgO C。2Mg CO（2）与 E（ Mg ）同周期的最活泼非金属单质是氯气（Cl2），实验室制氯气的化学方程式MnO 4HCl(浓 )MnCl Cl 2H O。2222（3）C（Na2 332 H。3CO）的溶液与少量盐酸（HCl）反应的离子方程式 CO=HCO4A、 B、 C、 D 分别是 HCl、FeCl3、MgCl2、 AlCl3 溶液中的一种，某实验小组用另一种溶液X 与它们进行了如图所示的实验，试推断A、B、 C、 D、X 分别为
8、：A： _B： _C： _D： _X： _【答案】 HClMgCl2FeCl3AlCl3NaOH【解析】【分析】Mg(OH)2、Al(OH)3、 Fe(OH)3 都不溶于水， Mg(OH) 2、 Fe(OH)3 都是弱碱，只溶于强酸溶液。 Al(OH)3 是两性氢氧化物，能溶于强酸、强碱溶液中。【详解】X+过量 C红褐色沉淀 Fe(OH)3 ，则 C 为 FeCl3， X 含 OH-，可为 NaOH 等； X+过量 A 无现象，则 A 为 HCl；X+过量 B 白色沉淀 溶于 A（ HCl）、不溶于 X（ OH-），则白色沉淀为Mg(OH)2，B 为 MgCl2； X+过量 D白色沉淀 溶于
9、A（ HCl）、溶于 X（ OH-） ，则白色沉淀为 Al(OH)3， D 为 AlCl3。5 将5.1g镁铝合金溶于600mL0.5molL 12 4 1的1.0mol LH SO 溶液中，完全溶解后再加入NaOH 溶液，得到沉淀的质量为13.6g，继续滴加 NaOH 溶液时则沉淀会减少。（1）当加入 _mLNaOH 溶液时，可使溶解在硫酸中的Mg 2 和 Al 3 恰好完全沉淀。（2）计算合金溶于硫酸时所产生的氢气在标准状况下的体积。（列出算式）_【答案】 6005.6L【解析】【分析】固体完全溶解，生成MgSO 4 和 Al 2 (SO4)3，依据极值法分析，可确定硫酸有剩余。加入NaO
10、H 后，首先与过量的硫酸反应，然后才与MgSO4和 Al (SO )反应。当MgSO和2434Al 2 (SO4)3 刚好完全反应时，生成Mg(OH) 2、Al(OH) 3、Na 2SO4。（1）溶解在硫酸中的 Mg 2 和 Al 3 恰好完全沉淀时，溶液中的溶质为Na24SO ，由此可得出24 10.6mol 。n(NaOH)=2 n(H SO )=20.600L0.5mol L=0.6mol ， V(NaOH)=1mol/L（2） Mg 、 Al 在反应过程中，存在下列关系式：Mg H22- ，2Al 3H2 Mg(OH) 2OH2Al(OH)36OH-，综合分析两关系式，可得出H2 2O
11、H-。通过沉淀与金属的质量相减，便可求出 m(OH-)，由此可求出生成H2 的体积。【详解】（1）溶解在硫酸中的 Mg 2 和 Al 3 恰好完全沉淀时，溶液中的溶质为Na2SO4，由此可得出 10.6moln(NaOH)=2 n(H 2SO4)=20.600L0.5mol L=0.6mol ， V(NaOH)=0.6L=600mL。答案1mol/L为： 600；（2） Mg 、 Al 在反应过程中，存在下列关系式：Mg H22- ，2Al 3H2 Mg(OH) 2OH36OH-，综合分析两关系式，可得出H2-。2Al(OH) 2OHm(OH-)=13.6g-5.1g=8.5g ，n(OH-)
12、=8.5g0.5mol ， n(H2)=117g/moln(OH-)=0.25mol ，2V(H2)= 0.25mol 22.4L/mol=5.6L 。答案为： 5.6L。【点睛】在利用 n(OH-)计算 n(H2)时，我们易犯的错误，是利用（1）中计算出的0.6mol 进行计算。因为 0.6mol 并不是单纯用于与金属离子反应生成沉淀，而是有一部分用于中和过量硫酸，所以此数据不能使用。6 在 MgCl23的混合溶液中 ，逐滴加入 NaOH 溶液直至过量。经测定，加入的 NaOH和 AlCl的物质的量 (mol) 和所得沉淀的物质的量(mol) 的关系如下图所示。（1）写出代表下列线段发生的反
13、应的离子方程式：DC 段 _ 。（ 2）原溶液中 Mg 2 、 Al3 的物质的量之比为 _。（3）图中 B 点时所加入溶液中含NaOH 为 _mol-1的 AlCl3溶液中加入 100 mL KOH溶液，充分反应后得到3.12g 沉（4）若向 50 mL 2 mol L淀。则 KOH的物质的量浓度可能为_ 。【答案】 Al(OH)322H211、 3.6 mol L OH =AlOO 2 1 0.8 mol 1.2 mol L【解析】试题分析：本题考查与Al（ OH） 3 有关的图像的计算， Al3+与强碱反应的计算 。 在MgCl2 和 AlCl3 的混合溶液中，逐滴加入NaOH 溶液，图
14、像中OD 段发生的反应为MgCl2+2NaOH=Mg（ OH） 2 +2NaCl、 AlCl3+3NaOH=Al（ OH） 3 +3NaCl； Mg （ OH） 2 不溶于NaOH 溶液， Al（OH）3 溶于 NaOH 溶液， DC 段发生的反应为Al（ OH） 3+NaOH=NaAlO2+2H2O。（1） DC 段为Al（OH）3 溶于NaOH 生成NaAlO2 和H2O，反应的离子方程式为-Al（ OH） 3+OH =AlO2 +2H2O。（2）根据纵坐标，Mg （OH）2 物质的量为0.2mol ， n（ Mg 2+） =nMg （ OH） 2=0.2mol ， Al（ OH） 3 物
15、质的量为 0.3mol-0.2mol=0.1mol ，n（ Al3+） =nAl（ OH） 3=0.1mol ，原溶液中 Mg2+、Al3+物质的量之比为0.2mol ： 0.1mol=2:1 。（ 3 ） 根 据 反 应 Mg 2+2OH-=Mg （ OH ） 2 ， Mg2+ 消 耗 的 NaOH 物 质 的 量 为0.2mol 2=0.4mol ； B 点时 Al3+完全转化为 AlO2-，根据反应 Al3+4OH-=AlO2-+2H2O，到 B 点时 Al3+消耗的 NaOH 物质的量为 0.1mol 4=0.4mol ；图中 B 点所加溶液中含 NaOH 物质的量为 0.4mol+0
16、.4mol=0.8mol 。（4） n（ AlCl3） =2mol/L0.05L=0.1mol ， nAl（ OH） 3=3.12g=0.04mol 0.1mol。可能78g / mol存在两种情况，若加入的KOH溶液较少使部分 AlCl3 反应生成 Al（ OH） 3 沉淀，根据反应AlCl3 +3KOH=3KCl+Al（ OH） 3，消耗的KOH物质的量n （KOH） = 3nAl（ OH） 3=30.04mol=0.12mol ， c（KOH） = 0.12mol =1.2mol/L ；若加入的KOH使 AlCl3 完全沉淀，0.1LKOH又溶解了部分Al（ OH） 3 ，AlCl3 完
17、全沉淀消耗KOH物质的量为0.1mol3=0.3mol ，生成Al（ OH） 3 沉淀的最大值为0.1mol ，则溶解的Al（ OH） 3 物质的量为0.1mol-0.04mol=0.06mol ，根据反应质的量为 0.06mol ，加入的Al（ OH） 3+KOH=KAlO2+2H2O，溶解 Al（ OH） 3 消耗的KOH物质的量为0.3mol+0.06mol=0.36mol ， c（ KOH）KOH物= 0.36mol =3.6mol/L ； KOH物质的量浓度可能为1.2mol/L 或 3.6mol/L 。0.1L7将 3.9g 的镁铝合金粉末放于过量的盐酸中，产生的气体体积在标况下是
18、4.48L。请计算：(1)合金中镁的质量分数；(2)合金中镁铝的物质的量之比。【答案】 (1)30.77%(2)n(Mg) n(Al) 1 2【解析】设合金中镁的物质的量为x，铝的物质的量为y，则：Mg + 2HCl =MgCl2 + H2122.4x22.4x2Al +6HCl =2AlCl +3 H 322322.4y33.6y24x + 27y=3.922.4x+ 33.6y=4.48解得 x=0.05mol ， y=0.1mol ；（1）合金中镁的质量分数=0.05 24 100% =30.77%；3.9（ 2） )n(Mg) n(Al) 0.05mol : 0.1mol =1 2。8
19、 某学习小组探究Mg 与 NaHCO3 溶液反应的机理，做了如下探究。实验一：实验A实验B在注射器中加入过量镁片(擦去表面氧化在注射器中加入过量镁片(擦去表面操作膜)，吸入15mL饱和NaHCO3 溶液。氧化膜 )，吸入15mL蒸馏水。有气体产生，20min后注射器内壁和底部现象缓慢产生气体产生大量白色沉淀（ 1）实验 B 的目的是 _。实验二：（2）根据实验二，实验A 中产生的气体是 _。 (填分子式 )实验三：分别取少量实验A 和 B 的上层清液于两支试管中，各加入2 滴 BaCl2 溶液， A 中立即产生白色沉淀，B 中无明显现象。（3）实验三说明Mg 与 NaHCO3 溶液反应产生了
20、_(填离子符号 )。实验四：该小组同学对实验A 中产生的白色沉淀做出如下猜测：并用图所示装置进行实验，进一步确定白色沉淀的成分。猜测 1：白色不溶物可能为Mg(OH) 2猜测 2：白色不溶物可能为 MgCO3猜测 3：白色不溶物可能为碱式碳酸镁yMg(OH)2 xMgCO3 ?（4）若用装置 A、 B 组合进行实验， B 中有白色浑浊，则猜想_不正确；将装置按A、C、 B 的顺序组合进行实验，当出现_现象时，猜想 3 是正确的。实验五：用图所示装置测定碱式碳酸镁yMg(OH)2?xMgCO3的组成：（5）称取干燥、纯净的白色不溶物7.36g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进
21、入装置A 和 B 中。实验后装置A 增重 0.72g，装置 B 增重 2.64g。装置 C 的作用是 _，白色不溶物的化学式为_。【答案】做对照实验H2、 CO22-1当 C 中出现蓝色， B 中出现浑浊防止 B 吸收空CO3气中的二氧化碳和水2Mg(OH)23MgCO3【解析】【分析】（1）根据实验A、 B 的操作不同点分析实验B 的目的；（ 2）根据实验二中现象分析即可得出结论；（ 3）根据溶液中存在平衡以及加入氯化钡溶液后的现象分析；（ 4）根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，水能使无水硫酸铜变蓝分析；（5）根据 B 中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，所以B 不能直接与空气接触
22、；根据A 中增重是水的质量，计算出氢氧化镁的质量，B 中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量计算出碳酸镁的质量。【详解】（1）本实验探究Mg 与碳酸氢钠的反应，实验A 加入碳酸氢钠水溶液，故为了排除其中水的干扰，设置实验B，加入等体积的水，与A 对照；（ 2）根据实验二现象分析，能使澄清石灰水变浑浊的气体为二氧化碳，用燃着的火柴靠近，听到尖锐的爆鸣声证明有氢气；（ 3）溶液中存在平衡 HCO3-?H+CO32- ，加入镁与 H+反应，使 c（ H+）减少，平衡正移，产生 CO32- ，分别取少量实验A 和 B 的上层清液于两支试管中，各加入2 滴 BaCl2 溶液， A 中立即产生白色沉
23、淀，该沉淀为碳酸钡，证明溶液中含有CO32-；（4）氢氧化镁分解会产生水，碳酸镁分解会产生二氧化碳，B 中有白色浑浊产生，说明有碳酸镁，所以猜测 1不正确，猜测 3 要想正确，必须同时产生二氧化碳和水，所以当C 中出现蓝色， B 中出现浑浊，猜想3 正确；（5） B 中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，所以B 不能直接与空气接触，为了防止空气中的水蒸气和CO2 进入装置 B 中，影响实验结果，所以应连接一个干燥装置除去空气中的水蒸气和CO2； A 中浓硫酸增重是水的质量，水为0.72g，水的物质的量为0.04mol ，氢氧化镁物质的量为0.04mol ， B 中碱石灰质量的增加量就是
24、生成的二氧化碳的质量，所以生成二氧化碳的质量为2.64g，二氧化碳的物质的量为0.06mol ，原子守恒，碳酸镁的物质的量为0.06mol X:Y=0.04： 0.06=2： 3，白色不溶物的化学式为2Mg(OH)23MgCO3。9 镁的化合物具有广泛用途，请回答有关镁的下列问题：(1) 单质镁在空气中燃烧的主要产物是_，还生成少量的 _( 填化学式 ) 。(2) 物质的量为 0.10mol 的镁条在只含有 CO2和 O2 混合气体的容器中燃烧 ( 产物不含碳酸镁) ，反应后容器内固体物质的质量不可能为_A 3.2gB 4.0gC 4.2gD 4.6g(3) 镁作为一种强还原剂，还用于钛和铀的
25、生产，写出镁与TiCl 4 在高温条件下制取钛的化学方程式 _。(4) 氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。Mg2Cu 是一种储氢合金。 350时， Mg2Cu 与 H2反应，生成 MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物( 其中氢的质量分数为22_。0.077) ， MgCu 与 H 反应的化学方程式为(5)CH 3MgCl 是一种重要的有机合成剂，其中镁的化合价是_，该化合物水解时生成甲烷、氯化镁和氢氧化镁，请写出该反应的化学方程式_ 。高温【答案】 MgOMg3N2 DTiCl 4 +2Mg2MgCl 2 +Ti2Mg 2Cu+3H 2350MgCu 2 +3Mg
26、H 2 2 价2CH3 MgCl2H2O=Mg(OH)2 2CH4MgCl2【解析】【分析】(1) 镁在空气中燃烧，不仅和氧气反应还和氮气反应；(2) 金属 Mg 在只含有 CO2 和 O2 混合气体的容器中燃烧，固体的质量包括未反应镁的质量、生成的碳的质量和生成的氧化镁的质量，采用极限讨论法，若镁全部与二氧化碳反应生成固体量最大，假设镁没有反应，则固体量最少，计算出固体的范围，然后对各选项进行判断；(3)镁与 TiCl4 在高温条件生成钛和氯化镁；(4) 令金属氢化物为RH ，金属 R 的相对分子质量为a，则x=0.077，即 923x=77a， X 为xa+x金属的化合价，讨论可得x=2，
27、 a=24，故该金属氢化物为MgH2；(5) 根据化合价代数和为 0 判断镁的化合价，根据元素守恒书写化学方程式。【详解】(1) 镁在空气中燃烧，镁和氧气反应生成氧化镁 (化学式为 MgO)，和氮气反应生成氮化镁，所以单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的氧化镁，还生成少量的氮化镁，化学式为Mg3N2；(2) 镁条在只含有 CO2 和 O2 混合气体的容器中燃烧，反应后容器内固体物质的质量为：未反应镁的质量、生成的碳的质量及生成的MgO的质量，若气体中无氧气，镁完全与二氧化碳反应时，反应后固体的质量最大；高温2Mg+CO 22MgO+C2210.10mol 0.10mol 0.05mol则 0.
28、1mol 镁完全反应最多可生成固体的质量为：0.10mol 40g/mol+0.05mol 12g/mol=4；.6g若金属镁没有反应，则固体的质量最少，固体质量最小为：0.10mol 24g/mol=2.4g；由于含有二氧化碳和氧气，且镁条也参加了反应，则反应后固体质量m 的范围应为： 2.4gm 4.6g，故答案为 D；(3)镁与 TiCl4 在高温条件生成钛和氯化镁，发生的化学方程式为高温TiCl 4 +2Mg2MgCl 2 +Ti ；(4) 令金属氢化物为xx=0.077，即 923x=77a， X 为RH ，金属 R 的相对分子质量为 a，则a+x金属的化合价，讨论可得x=2， a=
29、24，故该金属氢化物为MgH2，故反应方程式为3502Mg 2Cu+3H 2MgCu 2 +3MgH 2 ；(5) 根据 CH3MgCl 中各元素化合价代数和为 0 可知镁的化合价为 +2 价， CH3MgCl 水解时生成甲烷、氯化镁和氢氧化镁，反应的化学方程式为2CH3MgCl+2H2O=Mg(OH)2+MgCl2+2CH4 。10 氮化镁（ Mg3N2）是一种新型无机材料。纯净的氮化镁是淡黄色固体，热稳定性较好。氮化镁极易与水反应，该反应属于非氧化还原反应，产物是一种碱和一种气体。已知：氮气跟镁在高温下反应可得到氮化镁；氨气与镁可以发生如下反应NH3+Mg一定条件Mg（ NH2） 2+H2
30、（未配平）某化学小组同学设计如下两个制各氮化镁的实验方案，请见实验方案装置图（夹持及加热仪器没有画出），且在实验前系统内的空气均以排出。用浓氨水逐滴加到新制的生石灰中制氨气，其实验方案见下图，并回答有关问题：（ 1）实验前需要排净装置内空气的原因是_ 。（ 2）请写出 NH3 和 CuO发生反应的方程式_ 。（ 3）装置 C 的作用是 _ 。（ 4）装置 D 中盛放的试剂为稀硫酸，其作用_ 。（ 5）该实验完成后，能否得到纯净的氮化镁 _（填“能”或“不能”）；原因是（用化学方程式说明） _ ；改进方案是_ 。【答案】防止空气中的O2 和 CO2同 Mg反应2NH3+3CuO3Cu+3H2O+
31、N2 安全瓶，防 D 中溶液倒吸入 B 中吸收 NH3 不能Mg3N2+6H2O=3Mg（OH） 2+2NH3 在 D、 F 中间加入装有浓硫酸的洗气瓶；在F 尾端加入装有碱石灰的吸收管。【解析】(1)Mg 能在 CO 、O及 N 中燃烧，而空气里有CO 和 O ，故实验前需要排净装置内空气；22222(2)NH3 和 CuO 在加热条件下生成Cu、N2 和水，发生反应的方程式为2NH3+3CuO3Cu+3H2O+N2；(3)因氨气易溶于水或酸溶液，使用装置C 作安全瓶，防 D 中溶液倒吸入 B 中；(4)利用 D 中盛放的稀硫酸吸收未反应的NH3；(5)氮气经过稀硫酸后没有干燥，混有水蒸气，
32、Mg 3N2 能与水反应生成氢氧化镁，导致氮化镁不纯，故不能得到纯净的氮化镁，； Mg3 N2 能与水反应的化学方程式是Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2 +2NH3 ； 具体改进方法是在 D、 F 中间加入装有浓硫酸的洗气瓶；在 F 尾端加入装有碱石灰的吸收管。点睛：解答综合性实验设计与评价题的基本流程：原理反应物质 仪器装置 现象 结论 作用意义 联想。具体分析为：实验是根据什么性质和原理设计的？实验的目的是什么？所用各物质名称、状态、代替物(根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择 )。 有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。有关操作：技能、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。实验现象：自下而上，自左而右全面观察。实验结论：直接结论或导出结论。
