高中化学 —活泼金属的3种典型代表 (钠、镁、铝)

活泼金属的3种典型代表 （钠、镁、铝）

1．(2019·唐山模拟)下列说法不正确的是( )

A ．Na 2O 2用作呼吸面具的供氧剂

B ．NaHCO 3的热稳定性大于Na 2CO 3

C ．乙醇可与金属钠反应放出氢气

D ．钠久置在空气中最终产物为Na 2CO 3

解析：选B NaHCO 3受热易分解，Na 2CO 3受热不易分解，故Na 2CO 3的热稳定性强于NaHCO 3。

2．下列有关金属的工业制法中，正确的是( )

A ．制钠：以海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl 溶液

B ．制铁：以铁矿石为原料，CO 还原得铁

C ．制镁：以海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H 2还原得镁

D ．制铝：从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝

解析：选B 工业制钠通常是电解熔融NaCl ：2NaCl(熔融)=====电解

2Na ＋Cl 2↑，而电解纯净的NaCl 溶液：2NaCl ＋2H 2O=====电解

2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，得不到钠，故A 错误；工业制铁通常是CO 还原铁矿石：3CO ＋Fe 2O 3=====高温

2Fe ＋3CO 2，故B 正确；工业制镁通常是电解熔融氯化镁：MgCl 2(熔融)=====电解

Mg ＋Cl 2↑，故C 错误；工业制铝通常是电解熔融的氧化铝：2Al 2O 3(熔融)=====电解

4Al ＋3O 2↑，氯化铝是共价化合物，在熔融状态下不导电，故D 错误。

3．过氧化钾与水的反应类似于过氧化钠与水的反应，其化学方程式为2K 2O 2＋2H 2O===4KOH ＋O 2↑，当0.5 mol K 182O 2与足量H 2O 完全反应后，下表对生成物O 2的叙述中错误的是( )

解析：选C 反应的化学方程式为2K 182O 2＋2H 2O===2KOH ＋2K 18OH ＋ 18O 2↑，故生成的氧气的摩尔质量是36 g·mol －

1，标准状况下生成的氧气的体积为5.6 L ，其质量为9 g ，物质的量为0.25 mol ，故C 错误，A 、B 、D 正确。

4．已知MgO 、MgCl 2的熔点分别为2 800 ℃、604 ℃，将MgO 、MgCl 2加热熔融后通

电电解，都可得到金属镁。海水中含有MgCl 2，工业上从海水中提取镁正确的方法是( )

A ．海水――→NaOH Mg(OH)2――→电解Mg

B ．海水――→HCl MgCl 2溶液―→MgCl 2(熔融)――→电解Mg

C ．海水――→石灰乳Mg(OH)2――→灼烧MgO ――→电解Mg

D ．海水――→石灰乳Mg(OH)2――→HCl MgCl 2溶液―→MgCl 2(熔融)――→电解

Mg

解析：选D 从经济效益上看，用石灰乳沉淀Mg 2＋比用NaOH 成本低，电解MgCl 2比电解MgO 成本低。

5．(2018·北京石景山期末)侯氏制碱原理：NH 3＋CO 2＋H 2O ＋NaCl===NaHCO 3↓＋NH 4Cl ，需经过制取氨气、制取NaHCO 3、分离及干燥NaHCO 3四个步骤，下列图示装置能达到实验目的的是( )

解析：选C A 项，氯化铵不稳定，加热易分解生成氨气和HCl ，温度稍低时二者又可化合生成氯化铵；B 项，气体应长管进，短管出；C 项，从溶液中分离固体，可用过滤的方法；D 项，碳酸氢钠不稳定，受热易分解，不能直接加热干燥，且不能在烧杯中加热干燥固体。

6．某同学用Na 2CO 3和NaHCO 3溶液进行如图所示实验。下列说法中正确的是( )

A ．实验前两溶液的pH 相等

B ．实验前两溶液中离子种类完全相同

C ．加入CaCl 2溶液后生成的沉淀一样多

D ．加入CaCl 2溶液后反应的离子方程式都是CO 2－3＋Ca 2＋

===CaCO 3↓ 解析：选B CO 2－3的水解程度大于HCO －

3，Na 2CO 3溶液的pH 较大，A 项错误；实验前两溶液中都存在Na ＋、CO 2－3、HCO －3、H ＋、OH －

，B 项正确；题图中左、右两支试管中发生反应的离子方程式分别为CO 2－3＋Ca 2＋===CaCO 3↓、Ca 2＋＋2HCO －

3===CaCO 3↓＋H 2O ＋CO 2↑，右边试管中HCO －

3不足，生成的沉淀比左边试管中的沉淀少，故C 、D 项均错误。

7．已知NaOH ＋Al(OH)3===Na [Al(OH)4]。向集满CO 2的铝制易拉罐中加入过量NaOH

浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐变瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是()

A．CO2＋2OH－===CO2－3＋H2O

B．Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－

C．2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑

D．Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－

解析：选D向集满CO2的铝罐中加入过量NaOH浓溶液，首先CO2与NaOH反应，离子方程式为CO2＋2OH－===CO2－3＋H2O，表现为铝罐变瘪；接着过量的NaOH再与铝罐反应生成氢气，发生的反应为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，则罐壁又重新凸起；因铝罐表面有氧化膜Al2O3，则又能够发生反应Al2O3＋2OH－＋3H2O===

2[Al(OH)4]－，根据分析可知，过程中发生了A项、B项、C项的反应，没有发生D项的反应。

8．某铝土矿样品中含有Al2O3、Fe2O3和SiO2，进行一系列操作将它们分离：加入试剂、过滤、洗涤、灼烧等。依次加入试剂的最佳方案是()

A．NaOH溶液、盐酸、氨气

B．硫酸、NaOH溶液、盐酸

C．NaOH溶液、盐酸、CO2

D．水、盐酸、NaOH溶液

解析：选A NaOH溶液可以溶解Al2O3、SiO2，不能溶解Fe2O3，过滤分离出Fe2O3；之后加盐酸，Na2SiO3溶液和盐酸反应生成H2SiO3沉淀，不能溶于过量盐酸中，而NaAlO2经酸化后生成Al(OH)3沉淀，继续加盐酸会溶于过量盐酸中生成AlCl3，此步通过过滤分离出H2SiO3，经脱水后生成SiO2；此时溶液中含有AlCl3，通氨气后生成Al(OH)3沉淀，过滤后再加热，Al(OH)3分解得到Al2O3，故A项符合题意。

9．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()

解析：选D A项，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体只有NH3。B项，由于NH4Cl

溶液水解后显酸性，故产生的气体中含有H2。C项，pH＝8.6的溶液显碱性，故弱碱性溶液中Mg可被氧化。D项，溶液中有气泡产生，生成的气体是H2，是H＋将Mg氧化而不是OH－将其氧化。

10．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质)冶炼铝的主要流程如下：

(注：SiO2碱溶时转化为铝硅酸钠沉淀)

下列叙述错误的是()

A．操作Ⅰ增大NaOH溶液用量可提高Al2O3的浸取率

B．操作Ⅱ、Ⅲ为过滤，操作Ⅳ为灼烧

C．通入过量CO2的离子方程式为2AlO－2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO2－3

D．加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度

解析：选C操作Ⅰ增大NaOH溶液用量可以使铝土矿中的Al2O3充分溶解，从而提高Al2O3的浸取率，A正确；操作Ⅱ、Ⅲ为过滤，操作Ⅱ滤去的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠，操作Ⅲ得到固体Al(OH)3，操作Ⅳ为灼烧，目的是使Al(OH)3分解成Al2O3，B正确；向NaAlO2溶液中通入过量CO2后生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，离子方程式为AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3，C不正确；加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度，D 正确。

11．生产上用过量烧碱溶液处理某矿物(含Al2O3、MgO)，过滤后得到的滤液用NaHCO3溶液处理，测得溶液pH和Al(OH)3生成的量随加入NaHCO3溶液体积的变化情况如图所示。下列说法不正确的是()

A．NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8 mol·L－1

B．b点与c点溶液所含粒子种类相同

C．a点溶液中存在的离子是Na＋、AlO－2、OH－、H＋

D．生成沉淀的离子方程式为HCO－3＋AlO－2＋H2O===Al(OH)3↓＋CO2－3

解析：选A过量烧碱溶液处理后得到的滤液为NaOH、NaAlO2的混合液，加入NaHCO3溶液后发生的反应依次为：NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O、NaHCO3＋

NaAlO2＋H2O===Al(OH)3↓＋Na2CO3。由图可知，加入40 mL NaHCO3溶液时沉淀量最大，此时NaAlO2刚好完全沉淀，b点与c点溶液中均含有NaAlO2，故B、D正确；由图可知，a点溶液呈碱性，其溶质为NaOH、NaAlO2，故C正确；n(NaHCO3)＝n[Al(OH)3]＝0.032 mol，

c(NaHCO3)＝

0.032 mol

0.04 L－0.008 L

＝1.0 mol·L－1，故A错误。

12．化学小组为分析某铝合金组成，用足量稀硝酸将合金溶解，用NaOH溶液调pH，在pH为3.4时开始出现沉淀，在pH为5、9时分别过滤沉淀，继续滴加NaOH无沉淀析出。下列说法错误的是()

A．在pH为9时过滤所得沉淀为Cu(OH)2

B．该合金中还含有金属铁

C．该合金的成分为Al和Cu

D．等量铝合金分别与足量的硫酸溶液或氢氧化钠溶液反应得到的氢气一样多

解析：选B铝合金用足量稀硝酸溶解，加入NaOH调pH，在pH为3.4时开始出现沉淀，由图可知，合金中不含Fe，在pH为5时过滤出的是Al(OH)3沉淀，在pH为9时过滤出的是Cu(OH)2沉淀，继续滴加无沉淀析出，则合金中不含金属Mg。A项，在pH为9时过滤出的是Cu(OH)2沉淀，正确；B项，合金中不含Fe，错误；C项，由以上分析可知，该合金中含有Al和Cu，正确；D项，合金中只有Al与NaOH和H2SO4反应，等量的Al得到的H2一样多，正确。

13．(2019·衡水中学一调)将15.6 g Na2O2和5.4 g Al同时放入一定量的水中，充分反应后得到200 mL溶液，再向该溶液中缓慢通入标准状况下的HCl气体6.72 L，若反应过程中溶液的体积保持不变，则下列说法正确的是()

A．标准状况下，反应过程中得到7.84 L气体

B．最终得到的溶液中c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)

C．最终得到7.8 g的沉淀

D．最终得到的溶液中c(Na＋)＝1.5 mol·L－1

解析：选C n(Na2O2)＝

15.6 g

78 g·mol－1

＝0.2 mol，n(Al)＝

5.4 g

27 g·mol－1

＝0.2 mol。投入水中，

首先发生反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，生成的NaOH的物质的量为0.4 mol；再发生反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，由反应方程式可知Al完全反应，生成NaAlO2的物质的量为0.2 mol，剩余NaOH的物质的量为0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol。n(HCl)

＝ 6.72 L 22.4 L·mol －1

＝0.3 mol ，通入HCl 气体首先发生反应NaOH ＋HCl===NaCl ＋H 2O ，剩余HCl 的物质的量为0.3 mol －0.2 mol ＝0.1 mol ，再发生反应NaAlO 2＋HCl ＋H 2O===Al(OH)3↓＋NaCl ，NaAlO 2有剩余，HCl 完全反应，生成的Al(OH)3的物质的量为

0.1 mol ，最终溶液中溶质为NaAlO 2、NaCl 。过氧化钠与水反应生成的氧气为0.2 mol ×12

＝0.1 mol ，铝与氢氧化钠反应生成的氢气为0.2 mol ×32

＝0.3 mol ，故反应中生成气体标准状况下的体积为(0.1 mol ＋0.3 mol)×22.4 L·mol －

1＝8.96 L ，A 错误；反应后溶液的溶质成分是0.3 mol NaCl 和0.1 mol NaAlO 2，B 错误；最终生成Al(OH)3的物质的量为0.1 mol ，质量为0.1 mol ×78 g·mol －1＝7.8 g ，C 正确；根据原子守恒n (Na ＋

)＝2n (Na 2O 2)＝2×0.2 mol ＝0.4 mol ，最终得到的溶液中c (Na ＋)＝0.4 mol 0.2 L

＝2 mol·L －1，D 错误。 14．(2019·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)CH 3MgCl 是一种重要的有机合成剂，其中镁的化合价为________，CH 3MgCl 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(CaCO 3、MgCO 3，不考虑杂质)为原料制备Mg(OH)2和CaCO 3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CO 2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CaCO 3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O 2、CO 2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Mg 3N 2。

(2)CH 3MgCl 中Cl 为－1价，H 为＋1价，C 为－4价，则镁的化合价为＋2价，CH 3MgCl 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2CH 3MgCl ＋2H 2O===2CH 4↑＋MgCl 2＋Mg(OH)2。

(3)①根据流程图，“酸溶”后加入氨水，生成Mg(OH)2沉淀，没有生成Ca（OH）2沉淀，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。由碳原子守恒可得，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)＋2

2CH3MgCl＋2H2O===2CH4↑＋MgCl2＋Mg(OH)2

(3)①>②8.7 g15 g

15．有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同学设计如图所示的实验装置，通过测量反应产生的CO2和H2O的质量，来确定该混合物中各组分的质量分数。

(1)实验步骤：

①按图(夹持仪器未画出)组装好实验装置后，首先进行的操作是__________________。

②称取样品，并将其放入硬质玻璃管中；称量装浓硫酸的洗气瓶C的质量和盛装碱石灰的U形管D的质量。

③打开活塞K1、K2，关闭K3，缓缓鼓入氮气数分钟，其目的是___________________。

④关闭活塞K1、K2，打开K3，点燃酒精灯，加热至不再产生气体。

⑤打开活塞K1，缓缓鼓入氮气数分钟，然后拆下装置，再次称量洗气瓶C的质量和U 形管D的质量。

(2)关于该实验方案，请回答下列问题。

①若加热反应后不鼓入氮气，对测定结果的影响是_______________________

________________________________________________________________________。

②E处干燥管中盛放的试剂是________，其作用是_________________________

________________________________________________________________________，如果实验中没有该装置，则会导致测量结果NaHCO3的质量分数________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

③若样品质量为a g，反应后C、D装置增加的质量分别为m g、n g，则混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数为________(用含a、m、n的代数式表示)。

解析：(1)①由实验原理可知，实验需要通过测量D装置内碱石灰增加的质量，计算生

成的二氧化碳的质量，通过测量C 装置增加的质量，计算生成水的质量，故应首先检验装置的气密性。③装置内有空气，含有水蒸气和CO 2，会影响对样品生成的水蒸气和CO 2质量的测定，实验前通入氮气，排出装置中原有的水蒸气和二氧化碳，减少误差。

(2)①若加热反应后不鼓入氮气，生成水蒸气质量和CO 2质量测定结果会偏小，又碳酸氢钠依据二氧化碳计算，而Na 2CO 3·10H 2O 的质量是根据生成水的总质量计算的，则测得的NaHCO 3和Na 2CO 3·10H 2O 的含量偏小而NaCl 含量偏大。②干燥管中盛放的是碱石灰，碱石灰能吸收空气中的水蒸气和CO 2，若撤去E 装置，则D 装置中测得CO 2的质量偏大，使测定的NaHCO 3的质量分数偏大。③若样品质量为a g ，反应后C 、D 装置增加的质量分别为m g 、n g ，D 装置中增加的质量为生成CO 2的质量，设NaHCO 3分解生成的水蒸气的质量为x g ，则

2NaHCO 3=====△

Na 2CO 3＋H 2O ＋CO 2↑ 18 g 44 g

x g n g

x ＝18n 44

g ，装置C 吸收的是水蒸气，包括NaHCO 3分解生成的水蒸气和Na 2CO 3·10H 2O 分解生成的水蒸气，故Na 2CO 3·10H 2O 分解生成的水蒸气的质量＝m g －

18n 44 g ，设Na 2CO 3·10H 2O 的质量为y g ，

Na 2CO 3·10H 2O=====△

Na 2CO 3＋10H 2O 286 g 180 g

y g m g －18n 44 g y ＝286????m －18n 44180 g ，所以Na 2CO 3·10H 2O 的质量分数为286????m －18n 44180a

×100%。 答案：(1)①检查装置气密性

③除去装置中的水蒸气和二氧化碳

(2)①Na 2CO 3·10H 2O 和NaHCO 3的质量分数测定结果偏小，NaCl 的质量分数测定结果偏大 ②碱石灰 防止空气中的CO 2和水蒸气进入D 中影响测定结果 偏大

③286????m －18n 44180a

×100% 16．(2018·江苏高考)以高硫铝土矿(主要成分为Al 2O 3、Fe 2O 3、SiO 2，少量FeS 2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe 3O 4的部分工艺流程如下：

(1)焙烧过程均会产生SO 2，用NaOH 溶液吸收过量SO 2的离子方程式为___________。

(2)添加1%CaO 和不添加CaO 的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图所示。

已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃

硫去除率＝? ??

??1－焙烧后矿粉中硫元素总质量焙烧前矿粉中硫元素总质量×100% ①不添加CaO 的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于________。 ②700 ℃焙烧时，添加1%CaO 的矿粉硫去除率比不添加CaO 的矿粉硫去除率低，其主要原因是____________________________________。

(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO 2，铝元素存在的形式由________(填化学式)转化为________(填化学式)。

(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe 2O 3。Fe 2O 3与FeS 2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe 3O 4和SO 2，理论上完全反应消耗的n (FeS 2)∶n (Fe 2O 3)＝________。

解析：(1)NaOH 吸收过量SO 2的离子方程式为SO 2＋OH －===HSO －3。(2)①由已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃，不添加CaO 的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于杂质FeS 2。②700 ℃焙烧时，FeS 2中的硫元素生成SO 2，添加CaO 后，SO 2会与CaO 、O 2反应生成CaSO 4而留在矿粉中。(3)用NaOH 溶液碱浸后，Al 2O 3、SiO 2溶解，转化为NaAlO 2和Na 2SiO 3，通入过量CO 2后，NaAlO 2与CO 2、H 2O 反应转化为Al(OH)3。

(4)Fe 2O 3与FeS 2在缺氧条件下焙烧生成Fe 3O 4和SO 2，发生反应的化学方程式配平为16Fe 2O 3＋FeS 2=====焙烧

11Fe 3O 4＋2SO 2↑，可得关系式FeS 2～16Fe 2O 3，则理论上完全反应消耗的n (FeS 2)∶n (Fe 2O 3)＝1∶16。

答案：(1)SO 2＋OH －===HSO －3

(2)①FeS 2 ②硫元素转化为CaSO 4而留在矿粉中

(3)NaAlO 2 Al(OH)3 (4)1∶16