1、镁、铝及其重要化合物(45分钟100分)一、选择题(本题包括8小题,每题6分,共48分)1.易拉罐的主要成分以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验,其中实验方案与现象、结论正确的是()选项实验方案现象、结论A加入盐酸产生无色气体;含铝、铁、镁三种金属B加入NaOH溶液有无色气体产生;含有镁、铝两种金属C加入盐酸后,所得溶液中再加入少量NaOH溶液产生白色沉淀;含有金属镁D用盐酸溶解并放置一会儿后,加入KSCN溶液溶液呈红色;含有铁元素【解析】选D。铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体,不能得出含铝、铁、镁三种金属的结论,A错误;铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液
2、反应产生无色气体,B错误;氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀,C错误;用盐酸溶解后生成的亚铁离子在空气中易被氧化成Fe3+,加入KSCN溶液呈红色,D正确。2.把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16 g白色沉淀,在所得的浊液中逐滴加入1 molL-1 HCl溶液,加入HCl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如图所示,下列叙述正确的是()A.A点的沉淀物的化学式为Al(OH)3B.AB段发生的反应是Al3+3OH-Al(OH)3C.原混合物中MgCl2的质量是1.90 gD.AlCl3的质量是1.335 g【解析】选C。在浊液中加入HCl溶液至10 mL,沉淀质量一
3、直为1.16 g,说明浊液显碱性,A点的沉淀物是Mg(OH)2,A错误;在AB段Al,转变为Al(OH)3沉淀,B错误;原混合物中:m(MgCl2)=95 gmol-1=1.90 g,C正确;根据AlCl3AlHCl,n(AlCl3)=1 molL-1(30-10)10-3 L=0.02 mol,m(AlCl3)=0.02 mol133.5 gmol-1=2.67 g,D错误。【加固训练】室温下,在0.2 molL-1 Al2(SO4)3溶液中,逐滴加入1.0 molL-1 NaOH溶液,实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如图,下列说法正确的是()A.a点,离子方程式为Al3+3OH-
4、Al(OH)3B.ab段,溶液pH增大,促进了氢氧化铝的碱式电离C.bc段,加入的OH-主要用于生成Al(OH)3沉淀D.d点时,Al(OH)3沉淀开始溶解【解析】选C。硫酸铝水溶液呈酸性,a点发生Al3+3H2OAl(OH)3+3H+,A错误;ab段pH增大,c(OH-)增大,促进了Al(OH)3的酸式电离,抑制碱式电离,B错误;bc段发生Al3+3OH-Al(OH)3,C正确;c点后pH发生突变,是由于氢氧化钠过量,Al(OH)3沉淀开始溶解,而d点pH大于10,氢氧化钠远远过量,溶液为偏铝酸钠和NaOH的混合溶液,D错误。3.新型镁铝合金(Mg17Al12)有储氢性能,它在一定条件下完全
5、吸氢的反应为Mg17Al12+17H217MgH2+12Al,得到的混合物Y(17MgH2+12Al)能与酸反应释放出大量氢气。下列说法正确的是()A.该合金应在氮气保护下,用一定比例的Mg、Al单质熔炼而成B.该合金中含有离子键,铝元素呈正价C.1 mol Mg17Al12完全吸氢后得到的Y与盐酸完全反应放出H2在标准状况下的体积为1 164.8 LD.合金的熔点高于金属镁、金属铝的熔点【解析】选C。镁和氮气反应,A错误;合金是金属的混合物,不存在离子键,B错误;1 mol Mg17Al12相当于17 mol镁和12 mol铝,吸收了17 mol的氢气,1 mol Mg17Al12和盐酸反应
6、生成的氢气为17 mol+18 mol=35 mol,总共产生的氢气为35 mol+17 mol=52 mol,其标准状况下的体积为52 mol22.4 Lmol-1=1 164.8 L,C正确;合金的熔点低于各成分金属的熔点,D错误。4.某烧杯中盛有含0.2 mol NH4Al(SO4)2的溶液,向其中缓缓加入4 molL-1的NaOH溶液200 mL,使其充分反应,此时烧杯中铝元素的主要存在形式为 ()A.Al3+和Al(OH)3B.AlC.Al和Al(OH)3D.Al(OH)3【解析】选D。n(Al3+)=0.2 mol,n(N)=0.2 mol,n(OH-)=0.8 mol,完全反应后
7、,恰好生成0.2 mol Al(OH)3和0.2 mol NH3H2O。5.下列有关铝及其化合物的叙述正确的是()A.铝粉与氧化镁共热可制取金属镁B.污水中的重金属离子,常用加入明矾除去C.向氯化铵溶液中投入一铝片,铝片上产生大量气泡,该气体是氨气D.铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝【解析】选D。镁比铝活泼,不能用铝粉制取镁,A错误;明矾只能使污水中的悬浮物沉降,不能除去重金属离子,B错误;氯化铵溶液显酸性,与铝反应产生氢气,C错误;铝在氯气中燃烧生成AlCl3,D正确。6.某化合物由两种单质直接反应生成,将其加入NaHCO3溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是()A.A
8、lCl3 B.Al2O3C.Al(OH)3D.NaAlO2【解析】选A。AlCl3可由单质Al与Cl2反应制得,AlCl3与NaHCO3反应生成CO2和Al(OH)3沉淀,同时有气体和沉淀产生,A正确;Al2O3与NaHCO3溶液不反应,B错误;Al(OH)3、NaAlO2不能由两种单质直接反应生成,C、D错误。7.实验室模拟工业上以铝土矿(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)为原料制铵明矾NH4Al(SO4)2晶体的工艺流程如图所示,下列说法错误的是 ()A.固体a的化学式为SiO2B.固体b的化学式为Fe(OH)3C.中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为2Al+CO2+3H2OC+2
9、Al(OH)3D.由都要用到的分离方法是过滤【解析】选C。SiO2不溶盐酸,A正确;红褐色固体是Fe(OH)3,B正确;中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为Al+CO2+2H2OHC+Al(OH)3,C错误;都要用到的分离方法是过滤,D正确。8.(能力挑战题)向甲溶液中缓慢滴加乙溶液,反应生成沉淀的质量如图所示,其中符合图象的一组是 ()甲乙AAlCl3、Mg(NO3)2、HNO3NaOHBNa2CO3、NH4HCO3、Na2SO4Ba(OH)2CNH4NO3、Al(NO3)3、Fe(NO3)3、HClNaOHDNaAlO2、氨水、NaOHH2SO4【解析】选C。向甲溶液中缓慢滴加NaO
10、H溶液时,图象中间一段沉淀质量不变的反应不存在,A错误;向甲溶液中缓慢滴加Ba(OH)2溶液时,不存在沉淀部分溶解的反应,B错误;在甲溶液中加入NaOH溶液时,NaOH先与盐酸反应,没有沉淀生成,随后Al3+、Fe3+开始沉淀,当两种离子沉淀完全后,OH-和N反应,此时沉淀质量不变,最后OH-与Al(OH)3反应,沉淀部分溶解与图象变化相符,C正确;向甲溶液中加硫酸时,最终沉淀会全部溶解,D错误。【加固训练】某实验小组对一含有Al3+的未知溶液进行了如下分析:(1)滴入少量氢氧化钠,无明显变化;(2)继续滴加NaOH溶液,有白色沉淀;(3)滴入过量的氢氧化钠,白色沉淀明显减少。实验小组经定量分
11、析,得出如图所示沉淀与滴入氢氧化钠体积的关系。下列说法错误的是()A.该未知溶液中至少含有3种阳离子B.滴加的NaOH溶液的物质的量浓度为5 molL-1C.若另一种离子为二价阳离子,则a=10D.若将最终沉淀过滤、洗涤、灼烧,其质量一定为6 g【解析】选D。实验过程分析滴入氢氧化钠无沉淀,说明含有H+,继续滴入氢氧化钠溶液生成白色沉淀说明一定生成氢氧化铝沉淀,加入过量的氢氧化钠溶液沉淀减少,图象分析说明溶液中除了铝离子,应还有另一种金属阳离子,该未知溶液中至少含有3种阳离子,A正确;依据图象分析溶解的氢氧化铝物质的量为0.20 mol-0.15 mol=0.05 mol,消耗氢氧化钠溶液体积
12、=110 mL-100 mL=10 mL,氢氧化钠的浓度是=5 molL-1,B正确;若另一种阳离子为二价金属阳离子,生成氢氧化铝最大沉淀量0.05 mol,二价金属物质的量为0.15 mol,开始消耗氢氧化钠体积为a mL,消耗氢氧化钠物质的量为0.05 mol3+0.15 mol2+a10-3 L5 molL-1=0.1 L5 molL-1,a=10, C正确;最后得到的沉淀不能确定其成分,所以不能计算灼烧后得到的氧化物的质量,D错误。二、非选择题(本题包括3小题,共52分)9.(18分)无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上可由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3
13、)和焦炭制备,流程如下:已知:AlCl3、FeCl3分别在183 、315 时升华(1)铝离子的结构示意图为_,实验室配制氯化铝溶液时加入盐酸的目的是_。(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为_;炉气中残余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收,其离子方程式为_。(3)700 时,升华器中物质经充分反应后需降温实现FeCl3和AlCl3的分离。请选择合适的温度范围_。a.低于183 b.介于183 和315 之间c.高于315 (4)样品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通过下列操作测得(部分物质略去)。m克样品NaAlO2溶液Al(OH)3n克Al2O3计算该样
14、品中AlCl3的质量分数_(结果用m、n表示,不必化简)。【解析】(1)铝离子的结构示意图为,实验室配制氯化铝溶液时加入盐酸的目的是防止氯化铝水解。(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO;炉气中残余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收,其离子方程式为Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O。(3)AlCl3、FeCl3分别在183 、315 时升华,为实现FeCl3和AlCl3的分离,让温度介于183315 ,使氯化铝升华。(4)n克Al2O3中n(Al)=2 mol, 样品中AlCl3的物质的量为2 mol,质量为2
15、mol133.5 gmol-1, 该样品中AlCl3的质量分数为100%。答案:(1)防止氯化铝水解(2)Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3COCl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O(3)b(4)100%或100%10.(16分)实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4的主要流程如下:(1)制备MgAl2O4过程中,高温焙烧时发生反应的化学方程式为_。(2)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是_。(3)在25 下,向浓度均为0.01 molL-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水,先生成_沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式:_。【已知
16、25 时KspMg(OH)2=1.810-11, KspAl(OH)3=310-34】【解析】(1)MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应产生的沉淀是Mg(OH)2、Al(OH)3,高温焙烧时发生反应的化学方程式为2Al(OH)3+Mg(OH)2MgAl2O4+4H2O。(2)沉淀中附着Cl-、N,判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是AgNO3溶液。(3)KspAl(OH)3小,Al(OH)3先沉淀。答案:(1)2Al(OH)3+Mg(OH)2MgAl2O4+4H2O(2)AgNO3溶液(3)Al(OH)3 Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3N11.(18分)(能力挑战题)某无色溶
17、液中可能含有H+、OH-、Na+、N,加入铝粉后,只产生H2,问该无色溶液中能大量存在哪几种离子。(1)加入铝粉产生H2,说明铝具有_(填“氧化性”或“还原性”)。(2)若H+大量存在,则N就不能大量存在。设计实验证实如下:装置现象.实验初始,未见明显现象.过一会儿,出现气泡,液面上方呈浅棕色.试管变热,溶液沸腾盐酸溶解Al2O3薄膜的离子方程式是 _。根据现象,推测溶液中产生了NO,为进一步确认,进行如下实验:实验内容现象实验1将湿润KI-淀粉试纸置于空气中试纸未变蓝实验2用湿润KI-淀粉试纸检验浅棕色气体试纸变蓝a.浅棕色气体是_。b.实验1的目的是_。c.实验1、2说明反应生成了NO,将
18、生成NO的离子方程式补充完整:_Al+_N+_Al3+_NO+_(3)再假设:若OH-大量存在,N也可能不大量存在。重新设计实验证实如下:装置现象.实验初始,未见明显现象.过一会儿,出现气泡,有刺激性气味为确认:“刺激性气味”气体,进行如下实验:用湿润KI-淀粉试纸检验,未变蓝;用湿润红色石蕊试纸检验,试纸变蓝。刺激性气味的气体是_。产生该气体的离子方程式是_。(4)在NaOH溶液中加入铝粉,结果只检验出有H2生成,其化学方程式是_。【解析】(1)加入铝粉产生H2, Al为还原剂,具有还原性。(2)盐酸与氧化铝反应的离子反应方程式为6H+Al2O32Al3+3H2O。液面上方呈浅棕色,一定不是
19、氢气,为氮的氧化物,将湿润KI-淀粉试纸置于空气中未变蓝,说明KI在空气中不能被氧化,而用湿润KI-淀粉试纸检验浅棕色气体试纸变蓝,则KI被氧化,即二氧化氮与水反应生成硝酸,再氧化碘离子生成碘单质。a.由上述分析可知,浅棕色气体是NO2;b.实验1的目的是对比实验;c.Al与H+、N发生反应的离子方程式为Al+N+4H+Al3+NO+2H2O。(3)用湿润KI-淀粉试纸检验,未变蓝;用湿润红色石蕊试纸检验,试纸变蓝,则气体为NH3。由上述分析可知,碱性条件下Al与N发生反应的离子方程式为8Al+3N+5OH-+2H2O3NH3+8Al。(4)NaOH溶液中加入铝粉,反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。答案:(1)还原性(2)6H+Al2O32Al3+3H2Oa.NO2b.对比实验,排除氧气使湿润的KI-淀粉试纸变蓝的可能c.114H+112H2O(3)NH38Al+3N+5OH-+2H2O3NH3+8Al(4)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2