1、备战高考化学镁及其化合物( 大题培优易错 难题 ) 含答案 (1)一、镁及其化合物1 某同学用某化合物X(两种短周期元素组成的纯净物)进行了如下实验:实验步骤中还观测到生成黑色固体和无色无味气体,生成的溶液可作为建筑行业的一种黏合剂。请回答:( 1) X 的化学式是 _,步骤的离子方程式是 _。( 2)步骤的化学方程式是 _。【答案】 Mg2SiMg2Si +4H+=SiH4 +2Mg2+SiH4 +2KMnO4=2MnO 2 +Na2 SiO3+H2 +H2O【解析】【分析】短周期元素形成的化合物中,与过量烧碱溶液生成白色沉淀,则灼烧后得到白色固体的为MgO, 4.0g 白色固体可得X 中
2、0.1molMg 原子,无色气体A 与高锰酸钾可生成黏合剂硅酸钾溶液,可知无色气体A 具有还原性且含有Si 元素,据此分析作答。【详解】(1)根据化合物X 7.20g 计算得到Mg原子与Si 原子个数之比为2:1,则X 的化学式为Mg2Si,在盐酸作用下会生成硅烷气体与氯化镁,故其离子方程式为:Mg 2Si+4H+=SiH4 +2Mg2+,故答案为: Mg 2Si; Mg 2Si +4H+=SiH4 +2Mg2+;( 2)在强氧化剂高锰酸钠的作用下,硅烷被氧化为硅酸钠与氢气,同时生成黑色固体二氧化锰,根据氧化还原反应得失电子守恒与元素守恒可得,其化学方程式为:SiH4+2KMnO4=2MnO2
3、 +K2SiO3+H2 +H2O。2X、Y、 Z、 W 四种物质有如下相互转化关系(其中X、 W 为单质, Y、 Z 为化合物,未列出反应条件)。(1)若 X 的摩尔质量是W 的 2 倍,工业上Z 可作优质的耐高温材料。W 为黑色固体,则Y 的化学式 _ 。2WZ2KSCN色。则写出X+Y=Z+W 的离子方程式_ 。(3)若晶体W 是一种重要的半导体材料,实验室可用澄清石灰水来检验Z 的燃烧产物。写出 Y 与 NaOH 溶液反应的化学方程式_ 。2+2+H2O【答案】 CO2 Fe+Cu =Fe +Cu SiO2+2NaOH=Na2SiO3【解析】(1) X、 W 为单质, Y、 Z 为化合物
4、 , W 为黑色固体,应为 C 单质, X 的摩尔质量是W 的 2倍, Z 可作优质的耐高温材料, X 为 Mg , Z 为 MgO, Y 为 CO2。(2)向溶液 Z 中滴入氯水,再滴入 2 滴 KSCN溶液,溶液呈血红色,则Z 为 Fe2+, W 是紫红色固体,则 W 为 Cu, X+Y=Z+W反应方程式为: Fe+Cu2+=Fe2+Cu。(3)晶体 W 是一种重要的半导体材料,则W 是 Si;实验室可用澄清石灰水来检验Z 的燃烧产物,则 Z 的燃烧产物为CO2,化合物 Z 为 CO,则 X 为 C 单质, Y 为 SiO2, Y 与 NaOH溶液反应的化学方程式为:SiO2+2NaOH=
5、Na2SiO3+H2 O。3 用 C、 Mg和 Al 组成的混合物进行如下图所示实验。填写下列空白。( 1)气体 X 为 _,固体 Z 为_ 。(2)滤液 Y 中除 H+外,还含有的阳离子为_与 _;其中镁和稀硫酸反应的化学方程式为_ 。( 3)滤液 N 中除 Na2SO4 和 NaOH外,还含有的溶质为 _( 填化学式 ) ;生成该物质的离子方程式为: _ 。( 4)生成固体 M的离子方程式为: _ 。【答案】 H2CAl3+2+Mg + H 2SO= MgSO + H NaAl(OH)Al3+ 4OH=Mg4442Al(OH) 4 2+Mg+ 2OH = Mg(OH) 2 【解析】【分析】
6、本题主要考查镁、铝相关知识。C 与稀硫酸不发生反应,故固体Z 为 C, Mg、Al 为活泼金属,能与非氧化性酸反应置换出H2,并生成相应的盐,故气体X 为 H2,滤液 Y 中溶质为H SO 、MgSO 、 Al (SO );加入过量的 NaOH 溶液后,生成可溶性的NaAl(OH)和 Na SO244243424以及难溶物 Mg(OH) 2,由此分析作答。【详解】(1)由上述分析可知,气体X 为 H ;固体 Z 为 C;2( 2)由上述分析可知,滤液 Y 中还含有的阳离子为 Mg 2+、 Al3+;其中镁和稀硫酸的反应的方程式为: Mg + H2SO4= MgSO4 + H2;(3)由上述分析
7、可知,滤液N 中还含有的溶质为 NaAl(OH) 44;生成 NaAl(OH) 的离子方程式为: Al 3+ + 4OH-= Al(OH) 4 -;(4)固体 M 为 Mg(OH) 22的离子方程式为: Mg2+-2,生成 Mg(OH)+ 2OH = Mg(OH) 4 下图中AJ分别代表相关反应的一种物质已知A分解得到等物质的量的B CD、 、,图中有部分生成物未标出请填写以下空白:(1)A 的化学式 _;(2)写出反应的化学方程式: _ , _;(3)写出反应的离子方程式:_ ;(4)在反应中,当生成标准状况下2.24 L G 时,转移电子数为_ mol 。【答案】 NH4322MgO+C;
8、3224+3 -HCO2Mg+CO4NH +5O4NO+6H ONH+HCO-3220.2+2OHNH +CO +2H O【解析】【分析】A 受热能分解,分解得到等物质的量的B、 C、 D,且 A 与碱反应生成 D,则 A 为酸式盐或铵盐, C 能和过氧化钠反应,则C 为水或二氧化碳,镁条能在B 中燃烧,则 B 为二氧化碳或氧气,因为A 受热分解生成 B、 C、 D,则 B 为二氧化碳,C 为水,水和过氧化钠反应生成 NaOH 和 O232, D 能在催化剂条件下反应生成H,则 D 是 NH , G是 O ,H 是 NO,I 是NO2, J 是 HNO3,镁和二氧化碳反应生成氧化镁和碳,C和浓
9、硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水,则E 是 MgO, F 是 C,通过以上分析知,A 为 NH4HCO3,据此分析解答。【详解】(1)通过以上分析知,A 是 NH4HCO3,故答案为 NH4HCO3;(2)反应为镁在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳,反应方程式为: 2Mg+CO2 2MgO+C;反应在催化剂、加热条件下,氨气被氧化生成一氧化氮和水,反应方程式为: 4NH322232+5O4NO+6H O,故答案为2Mg+CO2MgO+C;4NH +5O4NO+6H2O;(3)反应为在加热条件下,碳酸氢铵和氢氧化钠反应生成氨气、二氧化碳和水,离子方程式为: NH4+3-322NH4+3 -+HCO
10、 +2OHNH +CO +2H O,故答案为+HCO +2OHNH3 +CO2 +2H2 O;(4)反应为水和过氧化钠反应生成氢氧化钠和氧气,反应方程式为2Na2 O2+2H2O=4NaOH+O2,当生成标况下2.24L 氧气时转移电子的物质的量2.24L= 22.4L / mol 2 (1-0)=0.2mol,故答案为0.2。5X、Y、 Z 为三种常见的单质,Z 为绿色植物光合作用后的产物之一,A、B 为常见的化合物。它们在一定条件下可以发生如图所示的转化关系(均不是在溶液中进行的反应)以下每空中填入一种即可)。( 1)当 X、 Y 均为金属时, X 的化学式为 _, Z 为 _(填名称)。
11、(2)当 X 为非金属且为气体, Y 为金属且为紫红色时,X 的化学式为 _,A 的化学式为 _。(3)当 X 为金属、 Y 为非金属且为固体时,X 与 A 反应的化学方程式为_ 。(4)当 X、 Y 均为非金属固体时, X 与 A 反应的化学方程式为_ 。【答案】 Al 氧气 H2CuO 2Mg+CO2MgO+C2Si+2COSiO+2C【解析】【分析】Z 为绿色植物光合作用后的产物之一,应为 O2, X+A Y+B的反应为置换反应, X、 Y 为单质, A、 B 为氧化物,据此答题。【详解】(1)当 X、 Y 均为金属时,此反应应为铝热反应,则X 为 Al, Z 为氧气,答案应为:Al、氧
12、气;( 2)当 X 为非金属且为气体, Y 为金属且为紫红色时, Y 为 Cu,则 X 应为 H2,答案应为: H2、 CuO;(3)当 X 为金属、 Y 为非金属且为固体时,X 应为 Mg, Y应为 C,该反应应是Mg 和 CO2的反应,反应的方程式为2Mg+CO22MgO+C;(4)当 X、 Y 均为非金属固体时, X 应为 C, Y 应为 Si,该反应应是C 和 SiO2 的反应,反应的方程式为 SiO2+2CSi+2CO。6 由短周期元素组成的A、 B、 C、D、 E、 F 六种微粒,其中只有C、D 是分子,其余四种均为阳离子或阴离子,且每个微粒中都含有10 个电子。已知A、E 是由非
13、金属元素组成的阳离子,六种微粒间有下列关系:A +B-C+D, B-+E =2D;通常情况下,C 是一种无色刺激性气味的气体,且可使湿润的红色石蕊试纸变蓝;向含 F 离子的溶液中加入C 的水溶液,可生成白色沉淀W,C 溶液过量沉淀也不消失。再加入含大量B 离子或大量E 离子的溶液时,沉淀W 在其中一种情况下溶解,另一种情况下不溶解。请回答下列问题:(1)微粒 A 的名称及化学式分别为_、 _。(2)C 的水溶液中存在的分子总数至少有_种。(3)写出微粒 F 与过量 C 的水溶液反应的离子方程式:_ 。(4)向含有 0.1mol F 离子的 50mL 溶液中,加入含1.5mol/L B 离子的
14、200mL 强碱溶液,结果有白色沉淀产生,再向该混合物中加入含1mol/L E 离子的强酸溶液,若要使沉淀恰好溶解,则最后加入的溶液的体积至少为_mL。【答案】铵 (根 )离子 NH43 Mg2 +2NH3H2O=Mg(OH)2 +2NH4300【解析】【分析】由短周期元素组成的A、B、 C、 D、 E、 F 六种微粒,其中只有C、 D 是分子,其余四种是离子,为阳离子或阴离子,且每个微粒中都含有10 个电子,已知A、 E 是由非金属元素组成的阳离子,根据通常状况下C 的聚集状态为气态,且可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则C 是氨气;A、B 两种离子在加热条件下可生成C、 D 两种分子,A 是10
15、 电子的阳离子,能生成氨气,则A 是铵根离子,B 是氢氧根离子,D 是水;1molB离子与1molE离子作用可生成2mol D分子,则E 是水合氢离子;向含F 离子的溶液中加入氨气的溶液,可生成白色沉淀W, C 溶液过量沉淀也不消失,但再加入含大量B 离子或大量E 离子的溶液,沉淀W 在其中一种情况下溶解,另一种情况下不溶解,沉淀W 是氢氧化镁。【详解】根据上述分析可知:A 是铵根离子NH4+,B 是氢氧根离子OH-, C 是氨气 NH3, D 是水H2O, E 是 H3O+, F 是 Mg 2+,沉淀 W 是 Mg(OH) 2。(1)通过以上分析知,A 的名称是铵根离子,化学式为:NH4+;
16、(2)C 是 NH ,当氨气溶于水后,大部分NH 与水反应产生 NH H O,产生的 NH H O 有少部333232分发生电离产生NH4+和 OH-,所以氨气的水溶液中至少存在的分子有H2O 、 NH3、 NH3H2O三种分子;(3)微粒 F 是 Mg 2+, Mg2+与过量 NH3 在水溶液反应,产生Mg(OH)2沉淀和 NH4+,反应的离子方程式为: Mg23224 ;+2NHH O=Mg(OH) +2NH(4)n(Mg2+- 0.2L=0.3mol,根据方程式Mg2+-2)=0.1mol , n(OH )=c V=1.5mol/L+2OH=Mg(OH) 中二者反应的物质的量关系可知OH
17、-过量,反应后产生 0.1mol Mg(OH) 2OH-物质,同时有剩余的量是0.1mol ,再向该混合物中加入含1mol/L E 离子的强酸溶液,若要使沉淀恰好溶解,首先发生反应OH-+H3O+=2H2O,然后发生反应: Mg(OH) 2 +2 H3 O+=4H2O+Mg2+,则反应消耗 H3O+的物质的量为0.1mol+0.1mol 2=0.3mol,由于 1mol/L E 离子的强酸溶液,因此需要H3O+的体积 V(H3O+)=0.3mol 1mol/L=0.3L=300mL。7 下图中 A J分别代表相关反应的一种物质。已知A 分解得到等物质的量的B、 C、 D,图中有部分生成物未标出
18、。请填写以下空白:( 1) A 中含有的化学键是 _。( 2)写出铜与 J 反应制取 H 的化学方程式:_ 。( 3)写出反应 的离子方程式: _ 。( 4)写出物质 B 的电子式: _;写出物质 E 的电子式: _。(5)在反应 中,当生成标况下22.4 L 物质 G 时,转移电子数为_mol 。【答案】离子键 极性共价键3Cu 8HNO33 224 HCO3(稀 )3Cu(NO ) 2NO 4H ONH2OH2 2H2NH3 CO32O【解析】【分析】A 受热能分解,分解得到等物质的量的B、 C、 D,且 A 与碱反应生成气体D, D 是氨气,即 A 是铵盐。 C 能与过氧化钠反应,B 能
19、与镁反应,因此 C 为水, B 是二氧化碳,则A 为NH HCO。 E 为 MgO, F 为 C,水与过氧化钠反应生成G,G 为 O, D 与 G反应生成 H, H432为 NO, I 为 NO2, J 为 HNO3,再结合 F 与 J 反应生成 B、 C、I,符合上述转化。【详解】(1)碳酸氢铵中含有的化学键是离子键和共价键。(2)铜与 J反应制取 H 的化学方程式为 3Cu 8HNO3(稀 ) 3Cu(NO3)2 2NO 4H2O。(3)反应的离子方程式为 NH HCO 2OH2 2H43NH3 CO32O。(4)二氧化碳的电子式为;氧化镁是离子化合物,电子式为。(5)在反应中过氧化钠中氧
20、元素化合价从1mol 氧气时,转移电子数为2mol。1 价升高到0 价,则当生成标况下22.4 L即【点晴】利用物质的转化推断出各物质是解答本题的关键,C 及A 为解答本题的突破口;解框图题的方法:最关键的是寻找“突破口 ”, “突破口 ”就是抓 “特 ”字,例如特殊颜色、特殊状态、特殊气味、特殊反应、特殊现象、特殊制法、特殊用途等;例如本题中的能与强碱反应放出气体的一般是铵盐等。8 将 5.1g 镁铝合金溶于 600mL0.5molL 1H2SO4 溶液中,完全溶解后再加入1.0mol L1 的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
21、_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NaOH 后,首先与过量的硫酸反应,然后才与MgSO4和 Al (SO )反应。当 MgSO4和243Al2(SO )刚好完全反应时,生成 Mg(OH)2、Al(OH)3、Na SO 。4 324(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2410.6mo
22、l 。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) 2OH36OH-,综合分析两关系式,可得出H2-。通过沉淀与金属的质量相减,便2Al(OH) 2OH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0.6moln(NaOH)=2 n(H 2SO4)=20.600L0.5mol L1=0.6mol , V(NaOH)=
23、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-)=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
24、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。9Mg 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: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(填字母序号);(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 _;(4)验证产物中存在Mg 3N2 的具体实验操作为确定产物中有 N。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
25、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【答案】(1120 mL(标准状况)。写出玻璃管中发生反应的化学方程式:_。1) BAEAFC(D)( 2 分);( 2)关闭分液漏斗活塞,将导气管末端插入水中,对锥形瓶微热,若到期管口有气泡冒出,停止加热,导气管中进入一段水柱,表示气密性良好( 2 分);(3)无水氯化钙或五氧化二磷等(1 分)除去二氧化氮(2 分)( 4)取少量反应后的固体产物,加入到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(2 分);装置C 中收集到大量气体(2 分);(5) 11Mg+4NO2=Mg3 N2+8Mg
26、O+N2( 2 分)【解析】【分析】【详解】(1)铜与浓硝酸反应产生的气体为二氧化氮,用干燥剂干燥,通入硬质玻璃管与镁粉反应,用 F 装置除去多余的二氧化氮,装置C、 D 排水法收集氮气,故装置的链接顺序为BAEAFC(D);(2)连接好仪器,装药品前装置的气密性检验方法是关闭分液漏斗活塞,将导气管末端插入水中,对锥形瓶微热,若到期管口有气泡冒出,停止加热,导气管中进入一段水柱,表示气密性良好;(3)二氧化氮不能使用碱性干燥剂来干燥,U 形管装的是固体干燥剂,故盛放的干燥剂可以是无水氯化钙或五氧化二磷等;(4)取少量反应后的固体产物,加入到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
27、纸变成蓝色,确定产物中有氮气生成的实验现象为装置C 中收集到大量气体;(5)设生成二氮化三镁的物质的量为x 摩尔,氧化镁的物质的量为y 摩尔,可得3x+y=0 55mol , 100x+40y=210g,解 x=0 05 y=0 4,氮气的物质的量为0 05 摩尔,即可得方程式为: 11Mg+4NO2=Mg3N2+ 8MgO+N2。10 镁在工业、医疗等领域均有重要用途。某化学小组利用硼砂工厂的固体废弃物(主要含有 MgCO3、 MgSiO3、 Al2O3 和 Fe2O3 等),设计了回收其中镁的工艺流程:(1)酸浸前,将固体废弃物研磨的目的是_,为达到此目的,还可以采取的措施是_(任写一条)
28、。(2)酸浸时,生成滤渣 I 的离子方程式为 _。(3)第一次调节 pH 的目的是 _。当加入氨水使Al3+开始沉淀时,溶液中c( Fe3+) /c(Al3+)为 _ 。已知 KspFe(OH)3-38,KspAl(OH) 3-33=4 10=1 10 .( 4)设计简单方案分离滤渣 2,简述实验过程: _。( 5)滤液 3 中可回收利用的物质主要是 _(填化学式),其阳离子的电子式为_。(6)写出工业上从滤渣3 中获得镁锭的所有反应的化学方程式:_。【答案】加快浸出速率提高反应温度或适当增加硫酸浓度(或其他合理答案)3+2H+2+3+3+4.0-5=Mg3使 Fe、 Al 沉淀从而分离出来1
29、0MgSiO+H2SiO溶于适量氢氧化钠溶液,过滤得Fe( OH) 3;向滤液中通入过量 CO2,过滤得 Al( OH) 3( NH4) 2SO4Mg( OH) 2+2HCl=MgCl2+2H2O、 MgCl2(熔融)Mg+Cl2【解析】浸出步骤硫酸同固体废料中主要成份反应,从化学反应速率和化学平衡的影响因素来看,可通过升高温度提高硫酸镁的溶解度,或通过搅拌使反应物充分接触反应,或通过过滤后滤渣多次浸取以提高转化率;因 MgCO3、 MgSiO3、 Al 2O3、Fe2O3 能与硫酸反应,生成了MgSO4、 Al 2(SO4) 2 和 Fe2(SO4) 3 ,其中 H2SiO3 形成滤渣 1,
30、滤液 1 中 MgSO4、 Al 2(SO4) 2 和Fe2(SO4) 3,根据阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH,在调节pH 至 5.5 时, Fe3和Al3已经完全沉淀,滤渣 2的主要成分是 Fe(OH)3 、 Al(OH) 3 ,滤液 2中阴离子主要是2SO4,加入 NH3H2O后在调节2完全沉淀,溶质主要成分是(NH4) 2SO4。pH至 12.5 时 Mg( 1)酸浸前,将固体废弃物研磨的目的是加快浸出速率,浸出步骤硫酸同固体废料中主要成份反应,从化学反应速率和化学平衡的影响因素来看,可通过升高温度提高硫酸镁的溶解度,或通过搅拌使反应物充分接触反应,或通过过滤后滤渣多次浸取以提
31、高转化率,故答案为加快浸出速率,适当提高反应温度、增加浸出时间(或其他合理答案)()因 MgCO、 MgSiO 、Al O、 Fe O 能与硫酸反应,生成了MgSO、 Al(SO )2和2332323424Fe2 (SO4) 3 ,其中 H2SiO3 形成滤渣;酸浸时,生成滤渣I 的离子方程式为3+2H+2+33I中含有424 2243,根据阳离子MgSiO=Mg +H2SiO ;( )滤液MgSO、 Al (SO )和 Fe (SO )以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH,在调节 pH至 5.5时, Fe3 和 Al 3 已经完全沉淀,滤渣 2 的主要成分是Fe(OH)3、 Al(OH) 3,
32、第一次调节pH 的目的是使 Fe3+、Al3+沉淀从而分离出来;当加入氨水使Al3+开始沉淀时,溶液中c( Fe3+) /c( Al3+)=KspFe(OH)33-38-33-52,滤=4/110 =4.0 10;( 4)设计简单方案分离滤渣/ KspAl(OH)10渣 2 的主要成分是 Fe(OH)3、 Al(OH) 3,利用 Al(OH) 3具有两性,分离操作:溶于适量氢氧化钠溶液,过滤得Fe( OH) ;向滤液中通入过量 CO2,过滤得 Al( OH) 3 ; (7) 上述过滤3后滤液中阴离子主要是2,加入NH3H2O后在调节 pH 至 12.52完全沉淀,溶质主SO4时 Mg要成分是 (NH ) 2SO,故答案为 (NH )2SO ;其阳离子的电子式为,( 6)滤渣 3 为4444Mg(OH)2 ,工业上从