内容正文:
课下巩固精练卷(十四) 镁、铝及其化合物
一、选择题
1.(2025·河南郑州模拟)某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是( )
A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中探究Mg的活泼性
B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成
C.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀
D.将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体
答案:B
2.(2025·宁夏固原模拟)下列除去杂质的方法不正确的是( )
A.镁粉中混有少量铝粉:加入过量烧碱溶液充分反应,过滤、洗涤、干燥
B.用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+
C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤,向滤液中通入过量CO2后过滤
D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤、洗涤、干燥得到MgO
答案:B
3.下列关于铝及其化合物反应的离子方程式书写不正确的是( )
A.铝与NaOH溶液反应:2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑
B.Al2O3与NaOH溶液反应:Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-
C.Al(OH)3与盐酸反应:Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
D.Al2(SO4)3与过量氨水反应:Al3++4NH3·H2O===[Al(OH)4]-+4NH
答案:D
4.在CO2中,Mg燃烧生成MgO和C。下列说法正确的是( )
A.元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体
B.Mg、MgO中镁元素微粒的半径:r(Mg2+)>r(Mg)
C.在该反应条件下,Mg的还原性强于C的还原性
D.该反应中化学能全部转化为热能
答案:C
5.(2025·江苏南通模拟)下列制取硫酸铝、氢氧化铝,获得氧化铝的装置和原理能达到实验目的的是( )
答案:C
6.实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去),已知Mg3N2遇到水蒸气会反应生成NH3,还原铁粉与N2不会反应。下列说法不正确的是( )
A.装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸
B.若去掉装置C,对产品纯度影响很大
C.实验时应先加热C,通入一段时间空气后再加热D
D.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
解析:选D。镁为活泼金属,会与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气反应,要制备氮化镁,需要去除空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气,装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸,由于混合气体通过氢氧化钠溶液后带出水蒸气,因此浓硫酸需要放在氢氧化钠溶液后,对气体进行干燥,A正确;装置C的作用是除去氧气,若去掉装置C,镁与氧气反应生成氧化镁,对产品纯度有影响,B正确;氧气会与镁反应,为保证装置内氧气全部除去,实验时应先加热C,通入一段时间空气除尽氧气,然后再加热D,C正确;根据Mg3N2遇水会发生反应生成Mg(OH)2和NH3,装置E中碱石灰的作用是防止空气中二氧化碳和水蒸气进入到装置D中,D错误。
7.(双选)(2025·河北衡水模拟)铬(Cr)与铝的性质相似,其转化关系如图所示,下列推断正确的是( )
A.向CrCl3溶液中加入过量NaOH溶液可制备Cr(OH)3
B.可用酸性CrCl3溶液检验酒驾
C.向Na2CrO4溶液中加入稀硫酸,溶液由黄色变为橙色
D.由上图可知铬的金属活动性强于锌
解析:选CD。加氢氧化钠溶液:Al3+→Al(OH)3→[Al(OH)4]-,由铬与铝的性质相似可知,CrCl3溶液中加入过量NaOH溶液:Cr3+→Cr(OH)3→[Cr(OH)4]-,A错误;由于K2Cr2O7具有强氧化性,能将乙醇氧化,故可用酸性K2Cr2O7溶液检验酒驾,B错误;向Na2CrO4溶液中加稀硫酸,会发生2CrO+2H+===Cr2O+H2O,溶液由黄色变为橙色,C正确;过量锌与Cr3+反应生成Cr2+,说明锌无法置换出铬,锌的金属活动性弱于铬,D正确。
8.化学焊接技术的原理之一是利用焊剂(主要成分为Al与CaO)在高温下反应制得液态金属(或合金),凝固后,除去焊接点表面的焊渣,实现焊件金属的焊接。下列说法错误的是( )
A.Al与Fe2O3也能发生类似反应
B.焊渣的主要成分是Al(OH)3
C.焊接前可用还原性气体在加热条件下除去焊件金属表面的氧化膜
D.若在反应体系中加入低熔点金属,则可形成低熔点液态合金便于焊接
解析:选B。Fe的活泼性弱于Al,在高温条件下可发生铝热反应,A正确;焊剂(主要成分为Al与CaO)在高温下反应得到液体金属,结合元素守恒可知,焊渣的主要成分为Al2O3,B错误;利用还原性气体(如H2,CO等)除去焊件金属表面的氧化膜可使焊接更加牢固,C正确;一般合金的熔点低于任一组分金属,加入低熔点金属,可在更低温度下得到液态合金,便于焊接,同时还可以保护焊件金属,D正确。
9.(2025·山东名校二模)以电厂废料(Al2O3的质量分数为50%,其余为SiO2和CaO)为原料提取Al的工艺流程如下:
下列说法错误的是( )
A.“滤液Ⅱ”可以循环利用
B.“煅烧”中产生的两种气体为SO2和O2
C.“滤渣”的成分为SiO2和少量残余的Al2O3
D.10.0 g废料得到5.0 g干燥的“滤渣”(Al2O3质量分数为5%),Al2O3的浸取率为95%
解析:选C。废料加入硫酸,二氧化硅不反应,氧化钙和硫酸生成不溶的硫酸钙,故“滤渣”主要为二氧化硅、硫酸钙,浸出液加入硫酸钾,产生复盐明矾沉铝,干燥脱水,煅烧产生氧化铝、硫酸钾和2种气体,水浸除去硫酸钾,得到氧化铝,电解得到铝。 “水浸”后得到的“滤液Ⅱ”溶质成分为K2SO4,可在“沉铝”工序循环使用,A正确;“煅烧”中产生二氧化硫,硫元素化合价降低,则根据电子守恒可知,氧元素化合价升高得到氧气,那么两种气体为SO2和O2,B正确;由分析可知,“滤渣”的主要成分除残余的Al2O3外,还有二氧化硅、硫酸钙,C错误;10.0 g废料得到5.0 g干燥的“滤渣”(Al2O3质量分数为5%),Al2O3的浸取率为×100%=95%,D正确。
10.(双选)(2025·江苏南通模拟)用镁还原TiCl4可制取高熔点的金属钛,工艺流程如图。下列说法不正确的是( )
A.工业上电解熔融MgO可制备金属Mg
B.“高温还原”时,发生反应的化学方程式为2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2
C.用金属镁还原TiCl4过程中需通入N2或Ar作保护气
D.“真空蒸馏”的目的是使Mg、MgCl2气化,实现与Ti的分离
解析:选AC。由于MgO的熔点高,电解MgO制备金属Mg能耗大,工业生产一般采用电解熔融MgCl2的方法,A项错误;还原时,发生反应的化学方程式为2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2,B项正确;高温条件下金属镁和N2能反应,则用金属镁还原TiCl4过程中N2不能用作保护气,可通入Ar作保护气, C项错误;真空蒸馏时,需要将金属Mg、MgCl2分离除去,由于金属钛的熔点很高,因此真空蒸馏的目的是为了降低单质Mg和MgCl2的沸点,使Mg、MgCl2气化,实现与Ti的分离,D项正确。
11.(2025·山西太原模拟)以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下:
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是( )
A.煅烧时将菱镁矿粉碎,有利于加快反应速率
B.浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl===MgCl2+2NH3↑+H2O
C.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D.将反应温度调控在高温条件下进行浸出和沉镁操作,均有利于提高镁元素的转化率
解析:选D。煅烧时将菱镁矿粉碎,增大了反应物的受热面积,有利于加快反应速率,A正确;高温煅烧后Mg元素主要以MgO的形式存在,MgO可以与铵根水解产生的氢离子反应,促进铵根的水解,所以得到氯化镁、氨气和水,化学方程式为MgO+2NH4Cl===MgCl2+2NH3↑+H2O,B正确;浸出过程产生的氨气可以回收制备氨水,沉镁时氯化镁与氨水反应生成的氯化铵又可以利用到浸出过程中,C正确;一水合氨受热易分解,沉镁时在较高温度下进行会造成一水合氨大量分解,挥发出氨气,不利于提高镁元素的转化,D错误。
二、非选择题
12.化合物X由四种短周期元素组成,加热X,可产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体Y,Y为纯净物;取3.01 g X,用含HCl 0.0600 mol的盐酸完全溶解得溶液A,将溶液A分成A1和A2两等份,完成如下实验(白色沉淀C可溶于NaOH溶液):
请回答:
(1)组成X的四种元素是N、H和________(填元素符号),X的化学式是________________________________________________________________________。
(2)溶液B通入过量CO2得到白色沉淀C的离子方程式是________________________________________________________________________。
(3)写出一个化合反应(用化学方程式或离子方程式表示):________________________________________________________________________。
要求同时满足:
①其中一种反应物的组成元素必须是X中除N、H外的两种元素;
②反应原理与“HCl+NH3===NH4Cl”相同。
解析:根据题干可知,加热X可产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的纯净物气体Y,故Y为NH3,由实验流程图分析可知,B中通入过量的CO2产生能溶于NaOH溶液的白色沉淀C,故C为Al(OH)3,则D为Al2O3,E是AgCl,利用原子守恒可知:A1溶液中含有N原子的物质的量为:n(N)=n(NH3)===0.01 mol,Al原子的物质的量为:n(Al)=2n(Al2O3)=2×=2×=0.01 mol,A2溶液中含有的Cl-的物质的量为:n(Cl-)=n(AgCl)-=-=-=0.03 mol;故一半溶液中含有的H原子的物质的量为:n(H)==0.03 mol,故X中含有四种元素即N、H、Al、Cl,其个数比=n(N)∶n(H)∶n(Al)∶n(Cl)=0.01 mol∶0.03 mol∶0.01 mol∶0.03 mol=1∶3∶1∶3,故X的化学式为AlCl3NH3。
答案:(1) Al、Cl AlCl3NH3 (2)[Al(OH)4]-+CO2===Al(OH)3↓+HCO (3)AlCl3+Cl-===AlCl(或AlCl3+NH3===AlCl3NH3)
13.无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
(1)氯化铝在水中能形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)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)
1 023
①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(只要求写出一种)。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是________________________________________________________________________。
③已知:
Al2O3(s)+3C(s)===2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1 344.1 kJ·mol-1
2AlCl3(g)===2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1 169.2 kJ·mol-1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化学式分别为________________________________________________________________________。
⑤结合流程及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是________________________________________________________________________。
解析:(2)④步骤Ⅲ经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,Cl2与NaOH溶液发生反应生成NaCl、NaClO和水,CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3和H2O。⑤由于Al的活动性比Fe强,在步骤Ⅴ中加入过量铝粉,在一定条件下可以将铁置换出来,达到除去FeCl3、提高AlCl3纯度的目的。
答案:(1)Al3++3H2O⇌Al(OH)3(胶体)+3H+ (2)①防止后续步骤生成的AlCl3水解(或增大反应物的接触面积,加快反应速率) ②Fe(或铁) ③Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)===2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9 kJ·mol-1 ④NaCl、NaClO、Na2CO3 ⑤除去FeCl3,提高AlCl3纯度
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