1、1第 9 讲 铝、镁及其重要化合物课时集训测控导航表知识点 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 11 131.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、O 2氧化 能与 N2、O 2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、MnO 2、Co 2O3等金属氧化物发生铝热反应 能在 CO2中燃烧解析:铝能被 Cl2、O 2氧化分别生成氯化铝和氧化铝,镁能在 N2、O 2中
2、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+3Hg 2+ 2Al3+3HgD.“白毛”是氧化铝解析:白毛为氧化铝,发生反
3、应为 4Al+3O2 2Al2O3,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+3Hg 2+ 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、Cl 2、Al 2O3、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 )2A.N 一定是 HCl(aq)B.X 可能为 Al 或 Cl2C.Y 一定为 NaOH
4、(aq)D.Q、Z 中的一种必定为 Al2O3解析:在 Al、Cl 2、Al 2O3、HCl(aq)、Al(OH) 3、NaOH(aq)中,只有 NaOH(aq)能与Al、Cl 2、Al 2O3、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、Al 2O3、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
5、,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:向 AlCl3溶液中逐滴加入 NaOH 溶液至过量且边滴边振荡B.图:向 NaAlO2溶液中逐滴滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡C.图:向 NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液直至过量D.图:向 NaOH、Ba(OH) 2、NaAlO 2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 31,A 错
6、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 13,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 311,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
7、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、Fe 2O3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+2H2O Na2Al2Si2O8+4NaOH。3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、Cl 2在高温条件下反应制取 AlC
8、l3,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-
9、 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+3C 2AlCl3+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)Al 2O3+2OH- 2Al +H2O(2)CO2 CO 2过量时氢氧化铝不会溶解,反应易控制,且原料廉价 C
10、O 2+NaAlO2+2H2O Al(OH)3+NaHCO 3(3)Al2O3+3C+3Cl2 2AlCl3+3CO (4)KSCN 不合理 Fe 3+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,NaA
11、l(OH)2CO3与盐酸发生反应 NaAl(OH)2CO3+ 4HCl NaCl+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4CO2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、AlCl 3、NH 4Cl、MgCl 2混合溶液中逐滴加入 1 molL-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 0a 段加入的 NaOH 溶液与 NH4
12、Cl 反应B.在 bc 段加入 NaOH 溶液发生反应的离子方程式为 Al3+3OH- Al(OH)3C.在 de 段加入 NaOH 溶液发生反应的离子方程式为 Al3+4OH- Al +2H2OD.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+、Al 3+、Mg 2+、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bc 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 de段加入 NaOH 溶液发生反应的离子方程式为 Al(OH)3+OH- Al +2H
13、2O,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 NaClD.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+、Al 3+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,
14、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 )5A.碱洗目的是除去铝材表面的自然氧化膜:2OH -+Al2O3 2Al +H2OB.碱洗时铝材表面会出现气泡:2Al+2OH -+2H2O 2Al +3H2C.获得耐蚀铝材的电极反应:4Al-12e -+3O2
15、2Al2O3D.用稀氨水洗去耐蚀铝材表面的酸:NH 3H2O+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-+2H2O 2Al +3H2,B 正确;电极反应方程式也要满足电荷守恒,4Al-12e -+3O2 2Al2O3,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 NH3H2O+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
16、( C )A.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.中需要通入过量的氨气D.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、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
17、确;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+2H2O Al(OH)3+HC ,故 C 错误;根据上面分析可知是 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)。6你认为选择 (填“甲”或“乙”)装置进
18、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”)。 下列两题选一题作答。若不能求出合金中镁的质量分数,请说明理由: 。 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-+2H2O 2Al +3H2。(2)根据装置构造特点可知,乙装置可以使盐酸与合金的
19、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、Al 3+3OH- Al(OH)3可知,Al 和 Mg 的物质的量之比是 21,则镁的质量分数是 100%=30.8%。答案:(1)2Al+2OH -+2H2O 2Al +3H2 (2)
20、乙(3)合金样品的质量 (4)能 30.8%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 molL-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 g7B.产生氢气的体积为 896 mL(标准状况下)C.图中 m 的值为 1.56D.图中 V2的值为 60解析:pH=14,则 c(OH-)=1 molL-1,即 n(NaOH)=1 molL-10.02 L= 0.02 mol,V1 mL=0.02 L=20 mL,则 n(NaAlO2)=1
21、molL-1 0.02 L=0.02 mol。根据元素守恒,m(合金)=(0.02+0.02)mol23 gmol-1+0.02 mol27 gmol-1=1.46 g,A 错误;在标准状况下生成 H2（ +0.02 mol ）22.4 Lmol-1=1.12 L,B 错误;mAl(OH) 3= 0.02 mol78 gmol-1=1.56 g,C正确;V 2=(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、Fe 2O3、MgO、SiO 2,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
22、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: 9.012.0。氢氧化铁开始沉淀至沉淀完全的pH 范围:2.73.7。(1)写出过程中氧化铝发生反应的化学方程式: 。 (2)过程的名称是 ,产品乙的俗名是 。 (3)过程中所用适量的 B 是一种气体,B 是 (填化学式),过程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
23、沉淀的化学方程式为 。 解析:矿渣粉碎后与纯碱混合熔融,Al 2O3、SiO 2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中氧化铝发生的反应类似 SiO2与 Na2CO3的反应。
24、(2)Mg(OH)2和 Fe2O3不溶于水,则过程的名称是溶解、过滤;Fe 2O3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8OH-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+6H2O 2Al(OH)3+3H 2+3Cl 2。答案:(1)Al 2O3+Na2CO3 2NaAlO2+CO2(2)溶解、过滤 铁红(3)CO2 CO 2+3H2O+2Al 2Al(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+6H2O 2Al(OH)3+3H 2+3Cl 2
