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26“铝三角”转化与应用38,9,10有关铝的图像4712综合应用511131.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
2、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+3HgD.“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
3、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Cl2C.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、Al2O
4、3、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:向A
5、lCl3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、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31,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
6、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
7、:(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”
8、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F
9、e2+,不能检验是否含有Fe3+。答案:(1)Al2O3+2OH-2Al+H2O(2)CO2CO2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
10、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 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
11、关说法正确的是(D)A.在0a段加入的NaOH溶液与NH4Cl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+、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+2H2O,C项错误;
12、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+、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
13、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+H2OB.碱洗时铝材表面会出现气泡:2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2C.获得耐蚀铝材的电极反应:4Al-12e-+3O22Al2O3D.用稀氨水洗去耐蚀铝材表面的酸:NH3H2O+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-+Al2
14、O3 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(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+
15、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+2H2OAl(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
16、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
17、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-+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
18、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21,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 gB.产生氢气的体积为896
19、 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 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;V2=
20、(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: 9.012.0。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
21、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
22、,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。(2)Mg(OH)2和Fe2O3不溶于水,则过程的名称是溶解、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)CO2CO2+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
