内容正文:
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第一部分 基础过关
第三章 元素及其重要化合物
第1讲 钠、镁、铝
及其重要化合物
考点1 钠及其化合物
1.(2025·揭阳市同仁中学高三期中)下列有关碳酸钠和碳酸氢钠的说法中错误的是( )
A.小苏打能中和胃酸,且对胃壁不产生强烈的刺激或腐蚀作用
B.Na2CO3可用于蒸馒头,是因为能中和面团发酵后产生的酸,并产生二氧化碳气体
C.可以用澄清石灰水来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
D.向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2气体,可产生NaHCO3沉淀
解析 Na2CO3溶液和NaHCO3溶液都与澄清石灰水反应生成碳酸钙,所以不能用澄清石灰水来鉴别,C错误。
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2.(2025·辽宁省沈阳市第二十中学高三质检)下列有关钠及其化合物的说法,正确的是( )
A.将Na2O与Na2O2分别加入滴有酚酞的水溶液中,溶液颜色变化相同
B.等质量的Na2O与Na2O2投入等量且足量水中充分反应后所得溶液的物质的量浓度相等
C.取a g Na2CO3和NaHCO3混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体用碱石灰吸收,增重b g,能测定混合物中Na2CO3的质量分数
D.除去NaHCO3粉末中混有的Na2CO3,可配制成溶液通入过量的CO2,再低温结晶
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解析 将Na2O加入滴有酚酞的水溶液中,由于生成氢氧化钠,溶液变红,过氧化钠具有强氧化性,溶液先变红后褪色,颜色变化不相同,故A错误;Na2O2与水反应溶液实际增重的是Na2O的质量,等物质的量的Na2O与Na2O2投入等量且足量水中充分反应后,两溶液增重相等,生成的NaOH的物质的量也相等,因而所得溶液的物质的量浓度相等,由于等质量的Na2O与Na2O2的物质的量不相等,因而与水反应后所得溶液的物质的量浓度不相等,故B错误;取a g Na2CO3和NaHCO3混合物与足量稀硫酸充分反应,用碱石灰吸收的气体有二氧化碳和水,故C错误。
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4.(2024·北京卷)关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中,不正确的是( )
A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同
B.可用NaOH溶液使NaHCO3转化为Na2CO3
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去NaHCO3
D.室温下,二者饱和溶液的pH差约为4,主要是由于它们的溶解度差异
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选项 探究目的 实验方案
A HCO是否发生电离 向2 mL 0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中加入一小块钠,观察溶液中是否有气泡产生
B HCO是否发生水解 用干燥洁净的玻璃棒蘸取0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液,点在干燥的pH试纸上,测出溶液的pH
C 溶液中是否存在Na+ 取一根洁净的铂丝,蘸取0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液后在煤气灯上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色
D 溶液中是否存在CO 向2 mL 0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中滴入几滴澄清石灰水,观察溶液是否变浑浊
5.(2025·南京市、盐城市高三调研测试)室温下,为探究0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液的性质,设计的下列实验方案能达到探究目的的是( )
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解析 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;Mg不能溶于NaOH溶液,C错误;Mg的金属性比Al强,故Al与MgO不能发生铝热反应,D错误。
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8.(2025·吉林省通化市辉南县第六中学高三月考)将Mg、Al组成的m g混合物投入一定量稀盐酸中,固体完全溶解,收集到的气体体积为1.12 L(标准状况),向反应后的溶液中加入100 mL 2 mol/L NaOH溶液时,金属离子恰好沉淀完全,则形成沉淀的质量为( )
A.(m+1.7) g
B.(m+3.4) g
C.(m+5.1) g
D.(m+6.8) g
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9.以水泥厂的废料(主要成分为MgO,含少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备MgSO4·7H2O的工艺流程如下(已知:MnO+H2SO4===MnSO4+H2O):
下列说法正确的是( )
A.为提高酸浸速率,可使用浓硫酸
B.试剂X可以是MgSO4
C.滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2
D.操作a所得滤液经处理后可循环利用
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解析 废料加入过量稀硫酸,MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都与硫酸反应,转化为对应的硫酸盐,SiO2不与硫酸反应,向反应后的溶液中加入次氯酸钠溶液氧化亚铁离子为铁离子,同时使锰离子转化为MnO2沉淀,再加入氧化镁等物质调节溶液的pH,除去铁离子、铝离子,过滤得到滤渣Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2、MnO2,将滤液进行一系列操作得到MgSO4·7H2O。
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10.(2024·广东卷)部分含Mg或Al或Fe物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是( )
A.若a在沸水中可生成e,则a→f的反应一定是化合反应
B.在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化
C.加热c的饱和溶液,一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系
D.若b和d均能与同一物质反应生成c,则组成a的元素一定位于周期表p区
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11.(2024·浙江6月选考)下列说法不正确的是( )
A.Al(OH)3呈两性,不能用于治疗胃酸过多
B.Na2O2能与CO2反应产生O2,可作供氧剂
C.FeO有还原性,能被氧化成Fe3O4
D.HNO3见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中
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12.(2025·八省联考(河南)适应性演练)W是一种短周期金属元素的单质,V是无色气体。它们之间的转化关系如图所示(略去部分生成物和反应条件)。下列说法错误的是( )
A.气体V可通过排水法收集
B.X与水反应能生成气体V
C.Y易溶于水,溶液显碱性
D.电解Z的水溶液可得到W
解析 W是一种短周期金属元素的单质,V是无色气体,W与V在加热条件下反应生成X,X与CO2反应又能生成V,则W为Na,V为O2,X为Na2O2,Y为Na2CO3,Y与HCl反应生成Z,Z为NaCl。电解NaCl水溶液得不到W(Na),应该电解熔融氯化钠,D错误。
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13.(2023·重庆卷)下列叙述正确的是( )
A.Mg分别与空气和氧气反应,生成的产物相同
B.SO2分别与H2O和H2S反应,反应的类型相同
C.Na2O2分别与H2O和CO2反应,生成的气体相同
D.浓H2SO4分别与Cu和C反应,生成的酸性气体相同
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14.(2025·宝鸡市高三阶段性检测)工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:
对上述流程中的判断正确的是( )
A.试剂X为强碱溶液,沉淀中含有Fe2O3
B.CO2可以用稀硫酸或稀盐酸代替
C.反应Ⅱ结束后,过滤所得溶液Y为碳酸盐溶液
D.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al,成本更低
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解析 由题给流程可知,向氧化铝矿石中加入过量的强碱溶液,将氧化铝转化为四羟基合铝酸根离子,过滤得到氧化铁沉淀和溶液;向溶液中通入过量的二氧化碳,将溶液中四羟基合铝酸根离子转化为氢氧化铝沉淀,过滤得到氢氧化铝和碳酸氢盐溶液;氢氧化铝受热分解生成氧化铝,电解熔融的氧化铝制得金属铝。氢氧化铝是两性氢氧化物,能与强酸溶液反应,当强酸溶液过量时,氢氧化铝会溶解导致产率降低,B错误;由分析可知,反应Ⅱ结束后,过滤所得溶液Y为碳酸氢盐溶液,C错误;金属铝的金属性强于金属铁,则用金属铁无法制得金属铝,D错误。
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15.(2025·乐清市知临中学高三模拟)铝土矿主要成分为Al2O3(含有Fe2O3、SiO2等杂质),利用铝土矿制取无水氯化铝的一种工艺流程如下:
已知:
物质 SiCl4 AlCl3 FeCl3 FeCl2
沸点/℃ 57.6 180(升华) 300(升华) 1023
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(1)步骤Ⅰ,焦炭有利于得到无水氯化铝的原因是________________________ _____________________________________________________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ,得到的气体混合物的主要化合物为_____________________(填化学式)。
(3)步骤Ⅲ,操作1的实验步骤:______________________。
(4)步骤Ⅳ,NaCl可以降低熔化温度,其原因是
______________________________________________ (用化学方程式表示)。
(5)步骤Ⅴ中Al粉的作用:____________________________________________ _____________________________。
焦炭作为燃料焙烧使铝土矿
固体中水分挥发,为后续反应创造无水环境;使铝土矿气孔数目增多,增大反应接触面积,提高反应速率
AlCl3、FeCl3、SiCl4
控温冷凝(冷却、凝华)
NaCl+AlCl3===NaAlCl4、NaCl+FeCl3===NaFeCl4
作还原剂(Al+3FeCl3===AlCl3+3FeCl2),
使FeCl3生成沸点更高的FeCl2
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解析 铝土矿主要成分为Al2O3(含有Fe2O3、SiO2等杂质),与焦炭在高温条件下焙烧得到Al、Fe、Si,再与Cl2、O2在950 ℃反应生成AlCl3、FeCl3、SiCl4,气体混合物经冷却,控制温度为60~180 ℃,分离出SiCl4尾气,液态混合物中加入铝粉发生反应Al+3FeCl3===AlCl3+3FeCl2,生成沸点更高的FeCl2,除去铁元素。
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16.(2025·吉林省白山市高三质检)
我国化工专家侯德榜将合成氨与纯碱工
业联合,发明了联合制碱法,使原料氯
化钠的利用率从70%提高到90%以上,该
生产方法在制得纯碱的同时,还可得到一
种副产品NH4Cl。生产流程和溶解度曲线如图,下列说法错误的是( )
A.从母液中经过循环Ⅰ进入沉淀池的主要是Na2CO3、NH4Cl和氨水
B.NH4Cl固体从母液中析出时需控制温度在0~10 ℃
C.循环Ⅰ、Ⅱ的目的是提高原料的利用率、减少对环境的污染
D.沉淀池中反应的化学方程式:2NH3+CO2+2NaCl+H2O===2NH4Cl+Na2CO3
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解析 沉淀池中反应的化学方程式:NH3+CO2+NaCl+H2O===NH4Cl+NaHCO3↓,D错误。
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17.某实验小组探究SO2与Na2O2的反应,向盛有SO2的烧瓶中加入Na2O2固体,测得反应体系中O2含量的变化如图。
下列说法不正确的是( )
A.有O2生成推测发生了反应:2Na2O2+2SO2===2Na2SO3+O2
B.bc段O2含量下降与反应O2+2Na2SO3===2Na2SO4有关
C.可用HNO3酸化的BaCl2溶液检验b点固体中是否含有Na2SO4
D.产物Na2SO4也可能是SO2与Na2O2直接化合生成的
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解析 “酸浸”时发生的主要反应为MgCO3和H2SO4的反应,离子方程式为MgCO3+2H+===Mg2++H2O+CO2↑,A错误;加水稀释过程c(H+)减小,Kw不变,则c(OH-)增大,B错误;操作X是加入有机萃取剂后得到含Fe3+的有机相和水溶液,则操作X为萃取分液,D错误。
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19.(2025·四川省绵阳市高三诊断性考试)七水合硫酸镁(MgSO4·7H2O)在印染、造纸等领域应用广泛。以化工废弃物盐泥(主要成分为MgCO3·CaCO3,含少量NaCl与含铁化合物)为原料可制取七水合硫酸镁,回答下列问题:
(1)称取干燥盐泥6.90 g于100 mL烧杯中,加入蒸馏水,缓慢滴加3.0 mol·L-1 H2SO4溶液,不断搅拌,得到酸解浆液,主要反应的化学方程式为______________________________________________________;配制3.0 mol·L-1 H2SO4溶液时,用到的实验仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外,还必须使用的仪器有________(填标号)。
MgCO3·CaCO3+2H2SO4===MgSO4+CaSO4+2CO2↑+2H2O
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(2)加热酸解浆液,在搅拌下补加盐泥,调节浆液的pH接近6,继续加热煮沸,趁热过滤,滤渣的主要成分是__________、________,继续加热煮沸的目的是__________________________________。
(3)要证明铁元素已除尽,实验操作及现象是
_______________________________________________。
(4)向(2)所得滤液中加入6.0 mol·L-1 NaOH溶液至沉淀完全,过滤,该操作的目的是____________________________________,将滤渣完全溶于3.0 mol·L-1 H2SO4溶液,经如下实验操作:加热蒸发、___________、过滤、洗涤、干燥,得到七水合硫酸镁。
Fe(OH)3
CaSO4
使Fe(OH)3胶体聚沉,便于过滤
取少量滤液于试管中,滴加KSCN溶液后不变红色
分离Mg2+,除去滤液中的可溶性杂质
冷却结晶
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(5)实验中制得七水合硫酸镁产品的质量为3.69 g,则盐泥中MgCO3·CaCO3的含量为________%,将产品加热至77 ℃,测得固体失重率为43.9%,该温度下固体的化学式为____________。
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MgSO4·H2O
解析 由题意可知,以盐泥为原料制取七水合硫酸镁的实验步骤为干燥盐泥溶于蒸馏水后,缓慢滴加稀硫酸,将MgCO3·CaCO3转化为硫酸镁、硫酸钙得到酸解浆液,加热浆液,在搅拌下补加盐泥,调节浆液的pH接近6,继续加热煮沸使溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀,趁热过滤得到含有硫酸钙、氢氧化铁的滤渣和滤液;向滤液中加入氢氧化钠溶液,将溶液中的镁离子转化为氢氧化镁沉淀,过滤得到氢氧化镁;将氢氧化镁溶于稀硫酸得到硫酸镁溶液,硫酸镁溶液经加热蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到七水合硫酸镁。
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20.粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)为原料提铝的工艺流程如图1。其中“沉铝”时,体系中三种物质的溶解度曲线如图2所示。
下列说法错误的是( )
A.“浸出”时不涉及氧化还原反应
B.“浸渣”的主要成分是SiO2
C.“沉铝”的滤渣主要成分为KAl(SO4)2·12H2O
D.“滤液2”可返回“沉铝”循环使用
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解析 “浸出”时SiO2不与硫酸反应,CaO与硫酸发生非氧化还原反应,生成硫酸钙沉淀,氧化铝与硫酸反应生成的硫酸铝留在溶液中,故浸渣的主要成分为CaSO4、SiO2,由图2知,常温条件下KAl(SO4)2·12H2O的溶解度最小,故加入K2SO4“沉铝”时,滤渣的主要成分为KAl(SO4)2·12H2O,“干燥脱水”后生成KAl(SO4)2,KAl(SO4)2焙烧分解生成氧化铝、硫酸钾和三氧化硫气体,“水浸”后得到氧化铝固体,“滤液2”的成分为K2SO4,K2SO4可在“沉铝”工序中循环使用。
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3.(2025·天津市南开中学高三月检)向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加1 mol/L的稀盐酸,CO2的生成量与加入盐酸的量的关系如图所示。下列判断正确的是( )
A.在0~a范围内,只发生中和反应
B.ab段发生反应的离子方程式为
COeq \o\al(2-,3)+2H+===CO2↑+H2O
C.a=3
D.原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为1∶2
解析 向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加盐酸时,首先是HCl和NaOH反应生成水和NaCl,方程式为NaOH+HCl===NaCl+H2O;继续滴加时,HCl和Na2CO3发生反应:HCl+Na2CO3===NaHCO3+NaCl,到a点时,恰好反应完全,ab段发生反应:NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O,该反应的离子方程式为HCOeq \o\al(-,3)+H+===H2O+CO2↑,A、B错误;根据碳元素守恒,混合物中碳酸钠的物质的量是1 mol,1 mol Na2CO3完全转化为NaCl发生两步反应:HCl+Na2CO3===NaHCO3+NaCl、NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,消耗盐酸的物质的量均为1 mol,则消耗1 mol/L稀盐酸的体积均为1 L,所以a=3,C正确;由于混合物与HCl恰好完全发生反应转化为NaCl时共消耗4 mol HCl,则其中含有的NaOH的物质的量是2 mol,原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为2∶1,D错误。
解析 Na2CO3和NaHCO3的溶液中均存在H2O、H2CO3、H+、OH-、Na+、COeq \o\al(2-,3)、HCOeq \o\al(-,3),A正确;NaHCO3加入NaOH溶液会发生反应NaOH+NaHCO3===Na2CO3+H2O,B正确;NaHCO3受热易分解,转化为Na2CO3,而Na2CO3热稳定性较强,C正确;室温下Na2CO3和NaHCO3饱和溶液pH相差较大的主要原因是COeq \o\al(2-,3)的水解程度远大于HCOeq \o\al(-,3),D错误。
解析 A项,钠投入有水的溶液中,肯定会生成H2,不一定是Na与HCOeq \o\al(-,3)电离出的H+发生了反应;B项,测定NaHCO3溶液的pH,若测得pH>7,溶液显碱性,则只能是HCOeq \o\al(-,3)水解所致;C项,钠的焰色不能透过蓝色钴玻璃观察;D项,HCOeq \o\al(-,3)与Ca(OH)2反应也可生成CaCO3沉淀,不一定是COeq \o\al(2-,3)与Ca2+发生了反应。
考点2 镁、铝及其重要化合物
6.在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
A.AlCl3(aq)eq \o(――→,\s\up17(电解))Al(s)eq \o(――→,\s\up17(NaOH))Na[Al(OH)4](aq)
B.MgCl2(aq)eq \o(――→,\s\up17(石灰乳))Mg(OH)2(s)eq \o(――→,\s\up17(煅烧))MgO(s)
C.Fe2O3(s)eq \o(――→,\s\up17(Al),\s\do15(高温))Fe(s)eq \o(――→,\s\up17(Cl2),\s\do15(点燃))FeCl2
D.Mg2(OH)2CO3eq \o(――→,\s\up17(盐酸))MgCl2(aq)eq \o(――→,\s\up17(电解))Mg
7.下列叙述中正确的是( )
A.氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质是Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NHeq \o\al(+,4)
B.存在于污水中的重金属离子,常用投加明矾等电解质的方法进行处理
C.镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液
D.依据铝热反应原理,能发生反应:2Al+3MgOeq \o(=====,\s\up17(高温))3Mg+Al2O3
解析 金属Mg、Al在稀盐酸中完全溶解,生成可溶的氯化物(MgCl2、AlCl3),盐酸可能恰好反应,也可能剩余,向溶液中加入NaOH溶液,盐酸被中和,金属离子恰好沉淀,生成Mg(OH)2、Al(OH)3,生成沉淀的质量可由金属元素的质量加上沉淀中OH-的质量求得。而Mg2+、Al3+生成沉淀结合的OH-的物质的量正好是Mg、Al变成离子时失去电子的物质的量,而Mg、Al失去电子的物质的量正好是H+变成H2得到电子的物质的量。由2H+~2e-~H2,可求出得到电子的物质的量为2×eq \f(1.12 L,22.4 L/mol)=0.1 mol,故Mg2+、Al3+生成沉淀结合的OH-的物质的量也是0.1 mol,质量为1.7 g,故生成沉淀的质量为(m+1.7) g,故选A。
解析 若a在沸水中可生成e,此时a为Mg,e为Mg(OH)2,即f为镁盐,a→f的反应有多种,可能为Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,也可能为Mg+Cl2eq \o(=====,\s\up17(点燃))MgCl2,a→f的反应不一定是化合反应,故A不合理。能产生丁达尔效应的红棕色分散系为Fe(OH)3胶体,c应为铁盐,加热铁盐的饱和溶液,也有可能直接得到Fe(OH)3沉淀,故C不合理。假设b为Al2O3,即d为Al(OH)3,c为铝盐,Al2O3、Al(OH)3与稀盐酸反应均生成铝盐,此时组成a的元素为Al,位于周期表p区;假设b为Fe2O3,即d为Fe(OH)3,c为铁盐,Fe2O3、Fe(OH)3与稀盐酸反应均生成铁盐,此时组成a的元素为Fe,位于周期表d区,故D不合理。
解析 Mg与空气反应时还会生成Mg3N2,A不正确;SO2与H2O反应:SO2+H2OH2SO3,为非氧化还原反应,SO2与H2S反应:SO2+2H2S===3S+2H2O,为氧化还原反应,B不正确;Na2O2与H2O和CO2反应均生成O2,C正确;浓H2SO4与Cu反应生成的酸性气体为SO2,与C反应生成的酸性气体为CO2和SO2,D不正确。
解析 HNO3具有强氧化性,能将SOeq \o\al(2-,3)氧化为SOeq \o\al(2-,4),不能用HNO3酸化的BaCl2溶液检验b点固体中是否含有Na2SO4,C错误。
18.(2025·哈三中高三期末)由一种工业废渣(主要成分为MgCO3、少量Fe、Al的氧化物,其他杂质酸浸时不反应)为原料制备MgCO3·3H2O的实验过程如下。
下列说法正确的是( )
A.“酸浸”时发生的主要反应的离子方程式:COeq \o\al(2-,3)+2H+===CO2↑+H2O
B.若将4.6 mol·L-1的硫酸加水稀释,则溶液中所有离子浓度均减小
C.“氧化”后的溶液中存在的阳离子有H+、Mg2+、Fe3+、Al3+
D.操作X为蒸馏
(5)实验中制得七水合硫酸镁产品的质量为3.69 g,由镁元素守恒可知,盐泥中MgCO3·CaCO3的含量为eq \f(\f(3.69 g,246 g·mol-1)×184 g·mol-1,6.90 g)×100%=40%;3.69 g七水合硫酸镁中结晶水的物质的量为eq \f(3.69 g,246 g·mol-1)×7=0.105 mol,将产品加热至77 ℃,测得固体失重率为43.9%,则失去结晶水的物质的量为eq \f(3.69 g×43.9%,18 g·mol-1)≈0.09 mol,则剩余固体中硫酸镁和结晶水的物质的量之比为eq \f(3.69 g,246 g·mol-1)∶(0.105-0.09) mol=1∶1,化学式为MgSO4·H2O。
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