2021高考化学一轮复习镁、铝及其重要化合物习题含解析

课后跟踪训练(七)

[基础巩固练]

1．(2019·河南洛阳统考)下列工业生产的过程中，未涉及氧化还原反应的是()

A．粗铜精炼B．海水提镁

C．工业制铝D．海水制粗盐

[解析]本题考查工业制取铜、镁、铝和粗盐的原理。粗铜精炼是利用电解原理，铜元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，A错误；海水提镁是先从海水中得到氯化镁，再电解熔融氯化镁制取镁，电解时有元素化合价发生改变，涉及氧化还原反应，B错误；工业上电解熔融氧化铝冶炼铝，电解时有元素化合价发生改变，涉及氧化还原反应，C错误；海水蒸发结晶得到粗盐，没有元素化合价改变，不涉及氧化还原反应，D正确。

[答案] D

2．(2019·河北承德一中期中)下列有关铝及其化合物的性质说法正确的是()

A．Al2O3熔点高，可用作耐高温材料

B．用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，会发现熔化后的液态铝滴落下来，因为金属铝的熔点较低

C．常温下，把用砂纸打磨过的铝条放入浓硝酸中，产生红棕色气体

D．把氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中，产生大量白色沉淀

[解析]Al2O3熔点高，可用作耐高温材料，A项正确；铝在空气中加热生成氧化铝，氧化铝的熔点较高，所以内部熔化的铝不会滴落，B项错误；常温下，铝遇浓硝酸钝化，看不到红棕色气体，C项错误；氯化铝量少，氢氧化钠量多，二者反应生成NaAlO2，得不到沉淀，D项错误。

[答案] A

3．(2020·天津联考)铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质。下列说法错误的是()

A．反应①又称铝热反应，常用于野外焊接铁轨

B．利用②③反应都能产生氢气，产生等量氢气消耗Al的质量相等且转移电子数也相等

C．常用反应⑥制备Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液至恰好完全沉淀

D．工业上常用反应⑦制备金属铝，制备过程中常加入冰晶石以降低Al2O3的熔点

[解析]金属铝和一些金属的氧化物如氧化铁在高温下的置换反应称为铝热反应，生成的铁是液态，可以用来焊接钢轨，故A正确；Al与强碱、强酸反应都产生＋3价铝元素，即转移的电子数相等，生成的H2物质的量也相等，B 正确；制备Al(OH)3最好用氨水而不是NaOH溶液，因为Al(OH)3溶于过量的NaOH溶液，C错误；工业上采用电解熔融的氧化铝的方法来制取金属铝，为了降低氧化铝的熔点，可以加入冰晶石来降低其熔点，故D正确。

[答案] C

4．(2020·河北辛集一中联考)某同学将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中，有大量气泡产生。为探究该反应原理，该同学做了以下实验并观察到相关现象，由此得出的结论不合理的是()

选项实验及现象结论

A 将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变

蓝

反应中有NH3产生

B 收集产生的气体并点燃，火焰呈淡蓝色反应中有H2产生

C 收集气体的同时测得溶液的pH为8.6 弱碱性溶液中Mg也可被氧化

D

将光亮的镁条放入pH为8.6的NaHCO3溶

液中，有气泡产生

弱碱性溶液中OH－氧化了

Mg

[解析]NH4Cl溶液中，NH＋4水解使溶液显酸性，活泼金属镁与H＋

成H2，H2燃烧的火焰呈淡蓝色，同时NH＋4水解平衡右移，产生的NH3可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，水溶液的pH不断增大至8.6时还有气体生成，证明在弱碱性环境中Mg可继续被氧化，A、B、C正确；弱碱性溶液中Mg是被H＋氧化，D错误。

[答案] D

5．(2020·北京朝阳区模拟)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()

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NaCl

D．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AlO－2，K＋，Cl－，Na＋，OH－，错误；C项，K＋、Cl－、Na＋在整个过程不参加反应，溶液b中含KCl，NaCl，错误；D项，因Al(OH)3能溶于盐酸，则向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH，正确。

[答案] D

6．(2019·江西七校联考)现有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六种物质，它们之间的关系如图所示，图中每条线两端的物质之间都可以发生反应，下列推断不合理的是()

A．X可能为Al或Cl2B．Y一定为NaOH(aq)

C．N一定是HCl(aq) D．Q、Z中的一种必为Al2O3

[解析]根据框图可知，Y能与其他五种物质反应，结合元素化合物知识，可推知Y为NaOH(aq)；再根据N能与包括NaOH在内的四种物质反应，结合元

素化合物知识，可推断N为HCl(aq)；最后根据M、Q、Z、X与HCl(aq)、NaOH(aq)的反应情况，依次推断出各物质。六种物质中只有NaOH(aq)能与其余物质都反应，故Y一定是NaOH(aq)，B项正确；HCl(aq)和氯气不反应，和其余物质都反应，故N为HCl(aq)，X为Cl2，A项错误，C项正确；M、Q、Z中只有M与X(Cl2)反应，则M为Al，Q、Z均既能与NaOH(aq)反应，又能与HCl(aq)反应，则Q、Z中的一种为Al(OH)3，另一种为Al2O3，D项正确。

[答案] A

7．(2020·宁夏育才中学月考)镁及其化合物在现代工业、国防建设中有着广泛的应用。回答下列问题：

(1)单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的________，还生成少量的________。(填化学式)

(2)CH3MgCl是一种重要的有机合成剂，其中镁的化合价为________，CH3MgCl水解时除生成甲烷外，还生成一种碱和一种盐。写出该反应的化学方程式：_______________________________________________________。

(3)Mg(OH)2是常用的阻燃材料。以白云石(CaCO3·MgCO3，不考虑杂质)为原料制备Mg(OH)2和CaCO3的工艺流程如下：

①溶解度：Ca(OH)2________(填“>”或“<”)Mg(OH)2。

②“煅烧”时称取27.6 g白云石，高温加热到质量不再变化，收集到的CO2为6.72 L(标准状况下)，若工艺中不考虑Ca、Mg损失，则Mg(OH)2和CaCO3的质量分别为________、________。

[解析](1)镁能在氧气、二氧化碳、氮气中燃烧，Mg与O2、CO2反应均生成MgO，且氧气的氧化性比氮气强，所以单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的MgO，还生成少量的Mg3N2。(2)CH3MgCl中Cl为－1价，H为＋1价，C 为－4价，则镁的化合价为＋2价，CH3MgCl水解时除生成甲烷外，还生成一种碱和一种盐，则该碱一定是氢氧化镁，该盐一定是氯化镁，该反应的化学方程式为2CH3MgCl＋2H2O===2CH4↑＋MgCl2＋Mg(OH)2↓。(3)①根据流程图，“酸溶”后加入氨水，先生成Mg(OH)2沉淀，说明氢氧化钙微溶于水，氢氧化镁难

溶于水，所以溶解度：Ca(OH)2>Mg(OH)2。②“煅烧”时称取27.6 g白云石，高温加热到质量不再变化，收集到的CO2为6.72 L(标准状况下)，则CO2的物质的量为0.3 mol。由碳元素守恒可得，n(CaCO3)＋n(MgCO3)＝0.3 mol，100 g·mol－1×n(CaCO3)＋84 g·mol－1×n(MgCO3)＝27.6 g，解得n(CaCO3)＝0.15 mol，n(MgCO3)＝0.15 mol，若工艺中不考虑Ca，Mg损失，则Mg(OH)2的质量为58 g·mol－1×0.15 mol＝8.7 g，CaCO3的质量为100 g·mol－1×0.15 mol＝15 g。

[答案](1)MgO Mg3N2

(2)＋22CH3MgCl＋2H2O===2CH4↑＋MgCl2＋Mg(OH)2

(3)①>②8.7 g15 g

8．(2019·天津七校期末)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，应用广泛。采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe，Mg杂质)制备明矾的过程如图所示。

请回答下列问题：

(1)请写出Al3＋的结构示意图：__________________________________。

(2)试剂①最好选用________(填序号)。

A．盐酸B．H2SO4溶液

C．NaOH溶液D．氨水

写出Al溶解的化学方程式：______________________________________。

(3)用离子方程式表示明矾净水的原理：_____________________________________________________________________ ________________________________________。

(4)写出溶液A到沉淀B的离子方程式：____________________________________________________________。

(5)室温下，Al(OH)3AlO－2＋H＋＋H2O K1＝2.0×10－13，H2CO3的K a1＝1×10－7，K a2＝4×10－11，计算溶液A到沉淀B反应的平衡常数K＝________。

[解析]本题考查铝及其化合物的化学性质。

(1)Al3＋是由Al原子失去最外层3个电子得到的，故Al3＋的结构示意图为

。

(2)实验目的是制备明矾，需除去易拉罐中的Fe ，Mg 杂质。加入试剂①后过滤得到含Al 元素的溶液，Al 能与NaOH 溶液反应生成NaAlO 2，铁、镁不与氢氧化钠反应，因此试剂①为NaOH 溶液，C 正确；铝与氢氧化钠反应的化学方程式为2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑。

(3)明矾净水的原理是Al 3＋水解成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体具有吸附性，能吸附水中的悬浮杂质，从而达到净水的目的，离子方程式为Al 3＋＋3H 2O Al(OH)3(胶体)＋3H ＋。

(4)溶液A 的主要成分是NaAlO 2，酸性：HCO －3>Al(OH)3，即A →B 发生较

强酸制较弱酸的反应，离子方程式为AlO －2＋HCO －3＋H 2O===Al(OH)3↓＋CO 2－3。

(5)由(4)中分析可知，溶液A 到沉淀B 的平衡常数K ＝c (CO 2－3)c (AlO －2)·c (HCO －3)

＝c (CO 2－3)·

c (H ＋)c (AlO －2)·c (HCO －3)·c (H ＋)＝K a2K 1＝4×10－112.0×10－13＝200。 [答案] (1)

(2)C 2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑

(3)Al 3＋＋3H 2O Al(OH)3(胶体)＋3H ＋

(4)AlO －2＋HCO －3＋H 2O===Al(OH)3↓＋CO 2－3

(5)200

[能力提升练]

1．(2020·三明模拟)如图所示是向MgCl 2和AlCl 3的混合溶液中加入一定量NaOH 溶液，紧接着再加入一定量稀盐酸，生成沉淀的物质的量y 与加入溶液的体积x 的关系图。根据图示判断，下列结论中不正确的是( )

A ．N 点时溶液中的溶质只有NaCl

B．M点之前加入的是NaOH溶液，M点之后加入的是盐酸

C．c(NaOH)＝c(HCl)

D．原混合溶液中c(MgCl2)∶c(AlCl3)＝1∶1

[解析]向MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入NaOH溶液，首先发生：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，N点时Al3＋、Mg2＋全部沉淀，溶液中的溶质只有NaCl，A正确；NM段Al(OH)3溶解，x＝6时，Al(OH)3完全溶解，MP段沉淀的量不变，MP段先加的NaOH溶液，然后又加入盐酸，B错误；PF段沉淀增加，发生AlO－2＋H2O＋H＋===Al(OH)3↓，消耗盐酸1 mL，根据NM段Al(OH)3溶解消耗NaOH溶液1 mL，则c(NaOH)＝c(HCl)，C正确；沉淀Al3＋消耗NaOH溶液3 mL，沉淀Mg2＋消耗NaOH溶液2 mL，原混合溶液中c(MgCl2)∶c(AlCl3)＝1∶1，D正确。

[答案] B

2．(2019·山东曲阜期中)向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是()

A．a点对应的溶液中：Na＋，Fe3＋，SO2－4、HCO－3

B．b点对应的溶液中：Na＋，S2－，SO2－4，Cl－

C．c点对应的溶液中：Ag＋，Ca2＋，NO－3，F－

D．d点对应的溶液中：K＋，NH＋4，I－，CO2－3

[解析]向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，开始时NaOH过量，发生的反应是AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，当NaOH完全反应后再加入AlCl3溶液，反应的方程式是AlCl3＋3NaAlO2＋6H2O===4Al(OH)3↓＋3NaCl，所以bc段对应的是AlCl3＋3NaAlO2＋6H2O===4Al(OH)3↓＋3NaCl，b 之前发生的是AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O。根据上述分析，在a 点NaOH尚未完全反应，有NaOH剩余，会与Fe3＋反应生成沉淀、与HCO－3反应生成CO2－3和H2O，故不能大量共存，A错误；在b点NaOH恰好完全反应，

溶液中溶质是NaAlO2，与Na＋，S2－，SO2－4、Cl－互相之间都不反应，故可以大量共存，B正确；在c点，溶液中的NaAlO2恰好与AlCl3完全反应，溶液中的溶质是NaCl，Cl－会和Ag＋反应生成沉淀，且Ca2＋会和F－反应生成CaF2，故不能大量共存，C错误；d点AlCl3溶液过量，Al3＋会与CO2－3发生双水解反应，故不能大量共存，D错误。

[答案] B

3. (2019·河北武邑中学二调)已知A、B、D、E均为中学化学常见单质或化合物，它们之间的关系如图所示(部分产物略去)。下列说法错误的是()

A．A、B、D可能是钠或其化合物

B．A、B、D可能是镁或其化合物

C．A、B、D可能是铝或其化合物

D．A、B、D可能是非金属单质或其化合物

[解析]本题考查Na，Al，Mg，C及其化合物的相互转化。若A为NaOH，E为CO2，过量CO2与NaOH溶液反应生成的B为NaHCO3，少量CO2和NaOH 溶液反应生成的D为Na2CO3，Na2CO3和NaHCO3之间可以相互转化，故A正确；镁及其化合物不能实现题中转化关系，故B错误；若A为AlCl3，E为强碱，可发生反应Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O，可知B 为偏铝酸盐，D为Al(OH)3，偏铝酸盐和Al(OH)3之间可以相互转化，故C正确；若A是碳，可推测E是氧气，B为CO2，D为CO，CO2和CO之间可相互转化，故D正确。

[答案] B

4．(2019·北京清华大学附属中学月考)某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉混合物，转化关系如图所示，下列说法不正确的是()

A．x为NaOH溶液，y为盐酸

B．a→b发生的反应为AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓

C．按照本流程，x和y调换后也能达到实验目的

D．b，c既能与强酸反应又能与强碱反应

[解析]铁铝混合物中加入试剂x，得到溶液和Fe，根据Al能与NaOH溶液反应，Fe不与NaOH溶液反应，推知试剂x为NaOH溶液，即a的主要成分是NaAlO2，根据转化关系，试剂y应为盐酸，发生反应AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，然后氢氧化铝受热分解成Al2O3，最后通过电解的方法得到金属Al。根据上述分析，x为NaOH溶液，y为盐酸，A正确；a→b的反应是AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，B正确；如果x和y互换，a为FeCl2和AlCl3混合液，加入NaOH溶液，则得到Fe(OH)2和Al(OH)3，按照流程无法得到金属铝，C错误；b和c分别是Al(OH)3和Al2O3，都属于两性化合物，既能与强酸反应，又能与强碱反应，D正确。

[答案] C

5．(2020·陕西长安区五中期中)为测定含镁3%～5%的铝镁合金中镁的质量分数，设计了2种实验方案：

方案一：铝镁合金加入足量的氢氧化钠溶液中充分反应后过滤，测定剩余固体质量；

方案二：称量m g铝镁合金粉末，放在图中惰性电热板上，通电使其充分灼烧，测得固体质量增加。

下列说法不正确的是()

A．方案一中若称取5.4 g合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol·L－1 NaOH溶液中反应，则V≥100

B．方案一中测定剩余固体质量时，过滤后未洗涤固体就干燥、称量，则镁的质量分数偏高

C．方案二中欲计算镁的质量分数，实验中还需测定灼烧后固体的质量

D．方案二中若用空气代替O2进行实验，则测定结果误差较大

[解析]本题考查铝镁合金中镁含量的测定方案。根据反应2Al＋2NaOH＋

2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，假设5.4 g金属全部为Al，则需要NaOH溶液的体积

为

5.4 g

27 g·mol－1

2.0 mol·L－1

＝0.1 L，由于合金中含有镁，故所需NaOH溶液体积的最小值小于100 mL，A错误；方案一中金属铝与氢氧化钠溶液反应，过滤后剩余固体镁，测定剩余固体质量时，过滤后未洗涤固体就干燥、称量，测得的镁的质量偏大，则镁的质量分数偏高，B正确；Mg、Al均与氧气反应，生成金属氧化物，则还需测定生成物的质量，根据质量守恒列方程可以求出金属镁的质量，进而求出镁的质量分数，C

正确；空气中有氮气、氧气和CO2，金属镁能够与氮气反应生成氮化镁，使实验误差较大，D正确。

[答案] A

6．(2019·湖南长郡中学、湖南师范大学附属中学等4月联考)铝氢化钠(NaAlH4)是有机合成中的重要还原剂，其合成线路如图1所示。

图1

(1)铝氢化钠遇水发生剧烈反应，其反应的化学方程式为______________。

(2)AlCl3与NaH反应时，需将AlCl3溶于有机溶剂，再将得到的溶液滴加到NaH粉末上，此反应中NaH的转化率较低的原因是________________。

(3)实验室利用如图2所示装置(部分夹持装置略)制取无水AlCl3。

图2

①装置A中所盛装的试剂是__________________ (填化学式)。

②点燃装置D中酒精灯之前需排尽装置中的空气，其操作是_______________。

(4)改变装置A和装置D中的试剂就可以用该装置制取NaH，若装置中残留有氧气，制得的NaH中可能含有的杂质为__________________________ (填化学式)。

(5)现设计如图3所示四种装置，测定铝氢化钠粗产品(只含有NaH杂质)的

纯度。

从简约性、准确性考虑，最适宜的装置是________(填编号)。称取15.6 g样品与水完全反应后，测得气体在标准状况下的体积为22.4 L，样品中铝氢化钠的质量为________。

[解析](1) NaAlH4中H为－1价，显还原性，铝氢化钠遇水发生剧烈反应生成偏铝酸钠和H2，故其反应的化学方程式为NaAlH4＋2H2O===NaAlO2＋4H2↑。(2)反应时，先将AlCl3溶于有机溶剂，再将得到的溶液滴加到NaH粉末上，AlCl3＋4NaH===NaAlH4＋3NaCl，生成物是离子化合物，不溶于有机溶剂，所以会覆盖在氢化钠表面，阻止氯化铝和氢化钠进一步反应，导致NaH的转化率较低。(3)①通过实验装置和试剂可知是利用金属铝和氯气反应制备氯化铝，装置A用于制备氯气，没有加热装置，应用浓盐酸和高锰酸钾或重铬酸钾等反应。②因为金属铝易被氧气氧化而变质，所以点燃装置D中酒精灯之前需排尽装置中的空气，即打开分液漏斗下面的活塞使装置A中发生反应，待装置D中充满黄绿色的气体时再点燃酒精灯。(4)金属钠和氢气化合可以得到NaH，若装置中残留有氧气，则金属钠和氧气在加热条件反应会生成过氧化钠杂质。(5)装置甲中反应前后锥形瓶中压强不同，分液漏斗中的液体不能顺利滴下，导致反应不彻底，装置丙、丁中导气管较多，会储存一定量氢气，所以这几个装置误差都较大，故选装置乙；NaAlH4、NaH与H2O反应的化学方程式分别为NaAlH4＋2H2O===NaAlO2＋4H2↑、NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，设样品中n(NaAlH4)＝x mol，n(NaH)＝y mol，则4x＋y＝1,54x＋24y＝15.6，解得x＝y＝0.2，则m(NaAlH4)＝0.2 mol×54 g/mol＝10.8 g。

[答案](1)NaAlH4＋2H2O===NaAlO2＋4H2↑

(2)生成物为离子化合物，不溶于有机溶剂，生成物覆盖在NaH表面，阻止AlCl3与NaH进一步反应

(3)①KMnO4(答案合理即可)②打开分液漏斗下面的活塞使装置A中发生反应，待装置D中充满黄绿色气体时再点燃酒精灯

(4)Na2O2(5)乙10.8 g