1、备战高考化学培优 ( 含解析 ) 之镁及其化合物附答案一、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 0.1mol
2、Mg 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 +K2Si
3、O3+H2 +H2O。2X、Y、 Z、 W 是常见的几种元素，其相关信息如表：元素相关信息X原子核外有3 个电子层，最外层比次外层少1 个电子Y食盐中添加少量Y 的一种化合物预防Y 元素缺乏ZZ 与钾的一种合金可用于快中子反应堆作热交换剂WW 的一种核素质量数为24，中子数为12（1）元素 X 在海水中含量非常高，海水中含X 元素的主要化合物是_。工业上制取X单质的化学方程式为_。（2）设计实验证明某水溶液中存在Y 单质 _。（3） Z 的元素符号为_，其原子结构示意图为_。（4） W 与空气中含量最高的气体反应的产物化学式为_。【答案】NaCl2NaCl+2H2OCl2+H2+2NaOH取该
4、溶液少许于试管中，滴加几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，则有I2Na3 2Mg N【解析】【分析】X、 Y、 Z、 W 是常见的几种元素，X 的原子核外有 3 个电子层，最外层比次外层少1 个电子，可知最外层电子数为7，X 为 Cl；食盐中添加少量Y的一种化合物预防 Y 元素缺乏， Y为 I； Z 与钾的一种合金可用于快中子反应堆作热交换剂，Z 为 Na； W 的一种核素质量数为24，中子数为 12， W 的质子数为12， W 为 Mg ，以此来解答。【详解】由上述分析可知， X 为 Cl、 Y 为 I、 Z 为 Na、 W 为 Mg 。（1）元素 X 在海水中含量非常高，海水中含X 元素的主要化合物
5、是NaCl，工业上制取 X单质的化学方程式为 2NaCl+2H222OCl +H +2NaOH。（ 2）设计实验证明某水溶液中存在 Y 单质的方法为取该溶液少许于试管中，滴加几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，则有 I2；（3） Z 的元素符号为Na，其原子结构示意图为；（4）空气中含量最高的气体为氮气，则W 与空气中含量最高的气体反应的产物化学式为MgN 。323 A、 B、 C、 X 均为中学化学常见物质，它们之间有如下转化关系( 副产物已略去 ) 。（1） X 是空气中存在的强氧化性无色气体单质，则A 不是_(填序号) 。a Cb Nac Ald S若 C 是红棕色气体，则 A 可能是 _或 _。
6、（2）若 X是一种温室气体，单质A 被誉为国防金属，则反应的化学方程式为_ 。（3）若 X为苛性碱， A 是具有臭鸡蛋性气味的气体，则反应的离子方程式为_ 。【答案】 c N2 NH3 2Mg+CO2- 2-+H2O2MgO+C HS+OH =S【解析】【分析】当 X 为氧气时，符合此转化关系的变化有：C（ CH4） CO CO2、 N2（ NH3） NO NO2、 S（ H2S） SO2 SO3、Na Na2O Na2O2 等；当 X 为二氧化碳 、 A 为 Mg 时，则有如下转化关系：MgCCO ；当 X 为 NaOH、 A 为 H2S气体时，有如下转化：-2-H2S HSS ，据此分析解
7、答 。【详解】（1） X 是空气中存在的强氧化性无色气体单质，则X 为 O2， a.当 A 为 C 时，可发生如下转化： CCOCO2； b.当 A 为 Na 时，可发生如下转化：Na Na2O Na2 O2； c.当 A 为铝时，不能实现上述转化关系；d.当 A 为 S时，可发生如下转化：SSO23 SO；若 C 是红棕色气体，则 C 为 NO23222，转化关系可以是：NH NO NO或 N NO NO ，综上所述，答案为：c； N或 NH ；23（2） X 是一种温室气体，则 X 为二氧化碳；单质A 被誉为国防金属，则A 为金属 Mg ，反应为镁在二氧化碳中燃烧的反应，反应方程式为：2M
8、g+CO22MgO+C，故答案为2Mg+CO22MgO+C；（3） X 为苛性碱，则 X 为 NaOH； A 是具有臭鸡蛋性气味的气体，则A 为 H S，所以转化2关系为： H22- 2-2- 2-S NaHS NaS，反应的离子方程式为HS+OH =S +H O，故答案为HS+OH =S2+H O。【点睛】本题主要考查了物质间的转化规律，符合题给连续转化关系的物质间的转化有多种情况，一是氧化还原反应类型，如含 C、 N、 S、 Fe 等元素的单质及化合物之间的转化；二是复分解反应类型 ，如碱 正盐 酸式盐、正盐 酸式盐 新盐和铝三角之间的相互转化等。4X、Y、 Z 为三种常见的单质， Z 为
9、绿色植物光合作用后的产物之一，A、B 为常见化合物它们在一定条件下可以发生如图反应（均不是在溶液中进行的反应）（以下每个空中只需填入一种物质）(1)X、 Y 均为金属时，此反应在工业上称为_反应，其反应方程式为_(2)X 为金属， Y 为非金属时， A 为 _B_(3)X 为非金属Y 为金属时， A 为 _B 为 _(4)X 为非金属， Y 为非金属时， A 为 _B 为 _【答案】铝热反应3Fe3 42 3222O +8 Al9Fe +4 Al OCOMgO CuO HOSiO CO【解析】【分析】Z 为绿色植物光合作用后的产物之一，应为O2， X+AY+B的反应为置换反应，X、Y 为单质，
10、 A、 B 为氧化物 。【详解】(1)当 X、 Y 均为金属时 ,应为铝热反应,则 X 为 Al、 A 为 Fe3O4 ,Y为 Fe,B为 Al2O3,Z 为氧气 ,反应方程式为3Fe3O4+8 Al9Fe +4 Al2O3 ；(2)当 X 为金属、 Y 为非金属 ,应为 Mg 和 CO2 的反应 ,反应的方程式为:Mg+CO2MgO+C；(3)当 X 为非金属时 ,Y为金属时 ,碳、氢气还原氧化铜符合此反应,A 为 CuO,B为 H O,反应方程2式为 CuO+H22Cu+H O；(4)当 X、 Y 均为非金属固体时,为 C 和 SiO 的反应 ,反应的方程式为 SiO +2CSi+2CO。
11、22【点睛】本题考查无机物的推断，题目难度中等，解答本题的关键是能把握常见单质+氧化物 单质+氧化物的置换反应的类型，注意把握常见相关物质的性质。5 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】 NH4323224+3 -HCO2Mg+CO2MgO+C； 4NH +5O4NO+6H ONH +HCO-3220.2+2OHNH+CO
12、 +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O2， D 能在催化剂条件下反应生成H，则D 是NH3， G 是O2 ，H 是NO，I 是NO2， J 是 HNO3，镁和二氧化碳反应生成氧化镁和碳，化氮和水，则E 是 MgO， F 是 C，通过以上分析知，【详解】C和浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧A 为 NH4HCO3，据此分析解答。
13、(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 +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
14、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。6已知 A、 B、 C、 D 组成的元素都属于短周期，它们之间的简单转化关系如图所示。请按要求写出有关反应的化学方程式：(1)若其中 A、 D 为单质且同主族，B、 C 为氧化物： (该反应在工业上有重要用途)。(2)若 A、 D 为常态下的气体单质且不同主族，B、C 为化合物且 B 为水：。(3)若 A、 B、 C 均为化合物且 C 为水，单质 D 常态下为固体：。(4) 若 A、D 为固体单质且
15、不同主族，B、 C 为氧化物：。【答案】（共8 分）(1) 2C+SiO 2Si+2CO222(2)2F2H O=4HFO(3)SO2 2H2S=3S 2H2O(4) 2Mg+CO2MgO+C。【解析】【分析】（1） A、 D为单质且同主族，B、 C 为氧化物，A 为C， B 为SiO2，符合转化关系，D 为Si ，C为CO；（2） A、 D为常态下的气体单质且不同主族，B、C 为化合物且B 为水，A 为 F2， C 为HF， D为 O2，符合转化关系；（3） A、 B、 C均为化合物且C为水，单质D常态下为固体，H2S与SO2 反应符合转化关系，D为硫；（4） A、 D为固体单质且不同主族，
16、B、C 为氧化物， Mg与 CO2反应符合转化关系，A 为Mg， B 为 CO2，C 为 MgO， D 为 C 单质。【详解】（1） A、 D为单质且同主族，B、 C 为氧化物，A 为C， B 为SiO2，符合转化关系，反应方程式为：2C+SiO2Si+2CO；综上所述，本题正确答案：2C+SiO2Si+2CO；（2） A、 D为常态下的气体单质且不同主族，B、C 为化合物且B 为水，A 为 F2， C 为HF， D为 O2，符合转化关系，反应方程式为： 2F2+2H2O4HF+O2；综上所述，本题正确答案： 2F2+2HO4HF+O2；（3） A、 B、 C均为化合物且 C为水，单质 D常态
17、下为固体， H2S 与 SO2 反应符合转化关系，反应方程式为： SO2+2H S3S+2H2O；综上所述，本题正确答案： SO2+2HS3S+2HO；（4） A、 D为固体单质且不同主族， B、C 为氧化物， Mg与 CO2反应符合转化关系，反应方程式为： 2Mg+CO2MgO+C；综上所述，本题正确答案：2Mg+CO2MgO+C。7X、Y、 Z、 W 是常见的几种元素，其相关信息如表：元素相关信息X原子核外有3 个电子层，最外层比次外层少1 个电子Y食盐中添加少量Y 的一种化合物预防Y 元素缺乏ZZ 与钾的一种合金可用于快中子反应堆作热交换剂WW 的一种核素质量数为24，中子数为12（1）
18、元素 X 在海水中含量非常高，海水中含X 元素的主要化合物是_，工业上制取 X单质的化学方程式为 _。（2）设计实验证明某水溶液中存在Y 单质 _。（3） W 与空气中含量最高的气体反应的产物化学式为_。电解【答案】 NaCl 2NaCl+2H 2 OCl 2 +H 2+2NaOH 取少量待测液于试管中，滴加几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，则该溶液中含有I2Mg3N2【解析】【分析】X、 Y、 Z、 W 是常见的几种元素，X 的原子核外有3 个电子层，最外层比次外层少1 个电子，可知最外层电子数为7，X 为 Cl；食盐中添加少量的一种化合物预防Y 元素确实， Y 为I； Z 与钾的一种合金可用于快中
19、子反应堆作热交换剂，Z 为 Na； W 的一种核素质量数为24，中子数为 12， W 为 Mg，以此解答。【详解】由上述分析可知， X 为 Cl、 Y 为 I、 Z 为 Na、 W 为 Mg ，（1）元素 X 在海水中含量非常高，海水中含X 元素的主要化合物是NaCl；工业上制取 Cl2电解的化学方程式为： 2NaCl+2H2 OCl 2+H2+2NaOH ，电解故答案为： NaCl； 2NaCl+2H2 OCl 2+H2+2NaOH ；（ 2）设计实验证明某水溶液中存在I 2 的方法为：取少量待测液于试管中，滴加几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，则该溶液中含有I2，故答案为：取少量待测液于试管中，滴
20、加几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，则该溶液中含有I 2；（3）空气中含量最高的气体为氮气，则 Mg 与氮气反应的产物化学式为 Mg3N2，故答案为： Mg 3N2。8 在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验：三组各取30.0 mL 同浓度的盐酸溶液，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据列表如下：实验序号甲乙丙合金质量 /mg255385459产生气体体积 /mL280336336请回答：(1)甲组实验中，盐酸_（选填“适量”“过量”或“不足量”，下同），理由是 _。要算出盐酸的物质的量浓度，题中可作计算依据的数据是_。求得的盐酸的物质的量浓度为_。(2)求合金中 Mg 、 Al 的物质的量之比，题
21、中可作计算依据的数据是_，求得的 Mg、 Al 的物质的量之比为 _；1(3)在丙组实验之后，向容器中加入1.00 mol LNaOH 溶液，能使合金中的铝恰好溶解，不形成铝的沉淀，并使Mg 2 刚好沉淀完全，再过滤出不溶性固体，求滤液中各溶质的物质的量和所加入NaOH 溶液的体积（写计算过程）。_【答案】过量同体积的盐酸此时产生H2 最少336mL 气体和 30mL 溶液 1mol/L 255mg和 280mL 1：1 NaCl 0.03mol NaAlO2 0.009mol39 mL【解析】【详解】(1)由乙实验知，增加合金的质量，气体体积增大，说明甲实验结束后酸有剩余。答案为过量，同体积
22、的盐酸此时产生 H2 最少。比较乙和丙实验，气体的体积相同，说明乙实验中酸已经完全反应，所以336mL 气体和30mL 溶液是计算酸的浓度所需使用的数据。答案为336mL 气体和 30mL 溶液。0.336L2（c HCl)= 22.4L / mol1mol / L 答案为 1mol/L 。0.03L(2)比较甲、乙实验数据可知，甲中酸过量，则合金完全反应。所以255mg 和 280mL 是计算合金中 Mg、 Al 的物质的量之比所需使用的数据。答案为255mg和 280mL。设 Mg 的物质的量为 x，Al 的物质的量为 y，列方程组为：，求得 x： y 1：1。答案为 1： 1。(3)依据
23、 Cl-守恒，可得： n(NaCl)n(HCl) 1mol/L 0.03L 0.03mol ；依据 Al 守恒，可得： n(NaAlO2) n(Al)0.009 mol ；依据 Na守恒，可得：n(NaOH) 0.03mol 0.009mol 0.039mol ，所以 V(NaOH) 39 mL。答案为：NaCl 0.03molNaAlO2 0.009mol V(NaOH)39 mL。9 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在注射器中加入过量镁片(擦去表面氧化操作膜 )，吸入 15mL 饱和 NaHCO3 溶液。有气体产生， 20min 后注射器
24、内壁和底部现象产生大量白色沉淀实验 B在注射器中加入过量镁片 (擦去表面氧化膜 )，吸入 15mL 蒸馏水。缓慢产生气体（ 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 _(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
25、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、 CO2CO32- 1当 C 中出
26、现蓝色， B 中出现浑浊防止 B 吸收空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；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
27、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 CO 2- ，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 BaCl32 溶液， A 中立即产生白色沉淀，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
28、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，
29、白色不溶物的化学式为2Mg(OH)23MgCO3。10 镁及其化合物在现代工业、国防建设中有着广泛的应用。回答下列问题：（ 1）单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的 _，还生成少量的 _（填化学式）。（2） CH3 MgCl 是一种重要的有机合成剂，其中镁的化合价为_， CH3 MgCl 水解时除生成甲烷外，还生成一种碱和一种盐。写出该反应的化学方程式：_ 。（3） Mg(OH) 2 是常用的阻燃材料。以白云石（CaCO3、 MgCO3，不考虑杂质）为原料制备Mg(OH)2 和 CaCO3 工艺流程如下：溶解度： Ca(OH)2 _ （填 “ 或”“ 8.7 g15 g【解析】试题分析 ：（1
30、）镁既能在氧气中燃烧又能在氮气中燃烧，氧气的氧化性比氮气强，所以单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的MgO，还生成少量的 Mg3N2。（2） CH3 MgCl 是一种重要的有机合成剂，其中镁的化合价为+2， CH3 MgCl 水解时除生成甲烷外，还生成一种碱和一种盐，则该碱一定是氢氧化镁，该盐一定是氯化镁，该反应的化学方程式为2CH3 MgCl+2H2O=2CH4+MgCl2 +Mg(OH)2。（3）氢氧化钙微溶于水，氢氧化镁难溶于水，所以溶解度：Ca(OH)2 Mg(OH)2。“煅烧 ”时称取 27.6 g 白云石，高温加热到质量不再变化，收集到的CO2 为 6.72 L(标准状况下 )，则
31、 CO2 的物质的量为0.3mol 。由碳元素守恒可得，n(CaCO3)+n(MgCO3)=0.3mol ， 100g/moln(CaCO3)+84 g/moln(MgCO3)=27.6g，解之得n(CaCO3) =0.15mol ， n(MgCO3)=0.15mol ，若工艺中不考虑Ca、 Mg 损失，则 Mg( OH)2 的质量为 58g/mol0.15mol=8.7 g、 CaCO3 的质量为 100g/mol0.15mol=15 g 。点睛 ：混合物的计算通常可以用守恒法快速列方程组求解。常见的守恒关系有质量守恒、电子转移守恒、电荷守恒、元素（原子或离子）守恒等等。利用守恒关系可以把题中的相关数据转化为方程式，联立成方程组，即可解题。
