高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第4章金屬及其化合物第16講鎂、鋁及其化合物學(xué)案

第16講鎂、鋁及其化合物1.了解鎂、鋁及其化合物的主要性質(zhì)以及在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2.能根據(jù)鎂、鋁及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系，分析制備鋁、鎂的工業(yè)流程?？键c一鎂及其化合物1.鎂的物理性質(zhì)鎂是銀白色固體，密度較小，硬度較低，有延展性，是電和熱的良導(dǎo)體。2.鎂及其化合物的化學(xué)性質(zhì)物質(zhì)主要性質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)或離子方程式鎂與O2、N2反應(yīng)eq\o(□,\s\up1(1))、3Mg＋N2eq\o(=====,\s\up7(點燃))Mg3N2與CO2反應(yīng)eq\o(□,\s\up1(2))與非氧化性強酸反應(yīng)eq\o(□,\s\up1(3))與沸水反應(yīng)Mg＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(△))Mg(OH)2＋H2↑氧化鎂具有堿性氧化物的通性MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O氫氧化鎂中強堿，能與酸反應(yīng)Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O難溶于水，能通過復(fù)分解反應(yīng)生成Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓溶解度小于碳酸鎂MgCO3＋H2Oeq\o(=====,\s\up7(△))Mg(OH)2＋CO2↑3.鎂及其化合物的用途鎂單質(zhì)制造信號彈和焰火鎂合金制造火箭、導(dǎo)彈和飛機的部件氧化鎂熔點高，可用作耐高溫材料4.鎂的工業(yè)制備——海水提鎂工藝流程基本步驟及主要反應(yīng)制石灰乳：CaCO3eq\o(=====,\s\up7(高溫))CaO＋CO2↑、eq\o(□,\s\up1(4))________________________________________________________________________(填化學(xué)方程式，下同)沉淀：eq\o(□,\s\up1(5))________________________________________________________________________酸化：eq\o(□,\s\up1(6))________________________________________________________________________蒸發(fā)、結(jié)晶，析出MgCl2·6H2O脫水：MgCl2·6H2Oeq\o(=====,\s\up7(△))MgCl2＋6H2O，在氯化氫氣流中使MgCl2·6H2O脫水制得無水氯化鎂，氯化氫的作用是抑制Mg2＋的水解電解：電解熔融氯化鎂制得鎂，化學(xué)方程式為eq\o(□,\s\up1(7))[答案自填]eq\o(□,\s\up1(1))2Mg＋O2eq\o(=====,\s\up7(點燃))2MgOeq\o(□,\s\up1(2))2Mg＋CO2eq\o(=====,\s\up7(點燃))2MgO＋Ceq\o(□,\s\up1(3))Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑eq\o(□,\s\up1(4))CaO＋H2O===Ca(OH)2eq\o(□,\s\up1(5))MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2eq\o(□,\s\up1(6))Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2Oeq\o(□,\s\up1(7))MgCl2(熔融)eq\o(=====,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑[易錯秒判](1)鎂在冷的濃硫酸中鈍化()(2)鎂燃燒時火花四射，煙花中通常摻有一定量的鎂粉，以達到美觀效果()(3)氧化鎂是優(yōu)質(zhì)的耐高溫材料()(4)工業(yè)上冶煉金屬鎂采用電解熔融MgO的方法()(5)向Mg(HCO3)2溶液中加入足量的Ca(OH)2溶液，最終得到的沉淀是MgCO3和CaCO3()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×1.下列關(guān)于鎂及其化合物的說法正確的是()A．Mg在CO2中的燃燒是置換反應(yīng)B．將Mg(OH)2沉淀轉(zhuǎn)化為MgCl2，是鎂原子失電子轉(zhuǎn)化為Mg2＋C．電解得到鎂的過程可以寫出離子方程式，但不是氧化還原反應(yīng)D．Mg在N2中燃燒時，N2既是氧化劑又是還原劑解析：選A。Mg在CO2中燃燒生成MgO和C，屬于置換反應(yīng)，A正確；將Mg(OH)2沉淀轉(zhuǎn)化為MgCl2的過程是復(fù)分解反應(yīng)，無電子得失，B錯誤；電解得到鎂的過程有元素化合價的變化，是氧化還原反應(yīng)，C錯誤；Mg在N2中燃燒時，N2是氧化劑，Mg是還原劑，D錯誤。2.某同學(xué)通過系列實驗探究Mg及其化合物的性質(zhì)，下列操作正確且能達到目的的是()A．將水加入濃硫酸中得到稀硫酸，置鎂片于其中探究Mg的活潑性B．將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，觀察Mg(OH)2沉淀的生成C．將Mg(OH)2濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過濾，洗滌并收集沉淀D．將Mg(OH)2沉淀轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，加入足量稀鹽酸，加熱蒸干得無水MgCl2固體解析：選B。A.濃硫酸溶于水放熱，且密度比水的大，因此稀釋濃硫酸時，應(yīng)將濃硫酸加入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，A錯誤；B.將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，鎂離子與氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，B正確；C.過濾時將濁液轉(zhuǎn)移到漏斗中應(yīng)該用玻璃棒引流，C錯誤；D.由于氯化鎂水解生成氫氧化鎂和氯化氫，氯化氫易揮發(fā)，所以加熱氯化鎂溶液時促進鎂離子水解，加熱蒸干得不到無水MgCl2固體，得到的是Mg(OH)2固體，D錯誤。3.一種工業(yè)制備無水氯化鎂的工藝流程如下：下列說法錯誤的是()A．物質(zhì)X常選用生石灰B．工業(yè)上常用電解熔融MgCl2制備金屬鎂C．“氯化”過程中發(fā)生的反應(yīng)為MgO＋C＋Cl2eq\o(=====,\s\up7(高溫))MgCl2＋COD．“煅燒”后的產(chǎn)物中加稀鹽酸，將所得溶液加熱蒸發(fā)也可得到無水MgCl2解析：選D。海水經(jīng)一系列處理得到苦鹵水，苦鹵水中含較多的Mg2＋，向其中加入物質(zhì)X使Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，過濾除去濾液，煅燒Mg(OH)2得到MgO，MgO和C、Cl2經(jīng)“氯化”得無水MgCl2。物質(zhì)X的作用是使Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，工業(yè)上常選用CaO，發(fā)生的反應(yīng)為CaO＋H2O===Ca(OH)2，Ca(OH)2＋Mg2＋===Mg(OH)2＋Ca2＋，A正確；Mg是較活潑金屬，工業(yè)上常用電解熔融MgCl2制備金屬鎂，B正確；由題圖可知，“氯化”過程的反應(yīng)物為MgO、Cl2、C，生成物之一為MgCl2，C在高溫下被氧化為CO，故“氣體”為CO，化學(xué)方程式為MgO＋C＋Cl2eq\o(=====,\s\up7(高溫))MgCl2＋CO，C正確；“煅燒”后得到MgO，MgO和鹽酸反應(yīng)得到MgCl2溶液，由于MgCl2在溶液中水解為Mg(OH)2和HCl，所以將MgCl2溶液加熱蒸發(fā)時HCl會逸出，MgCl2水解平衡正向移動，得到Mg(OH)2，得不到無水MgCl2，D錯誤。考點二鋁及其化合物1.鋁(1)物理性質(zhì)。顏色狀態(tài)密度質(zhì)地延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性eq\o(□,\s\up1(1))_________色固體較小柔軟良好(2)化學(xué)性質(zhì)。寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：a．b．eq\o(□,\s\up1(2))_______________________c．d．eq\o(□,\s\up1(5))_____________________________________________e．eq\o(□,\s\up1(6))______________________________(鋁熱反應(yīng))(3)制備和用途。制備電解熔融Al2O3：eq\o(□,\s\up1(7))____________________________________________用途純鋁用作導(dǎo)線，鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等2.鋁的化合物(1)氧化鋁和氫氧化鋁——兩性化合物。名稱氧化鋁(Al2O3)氫氧化鋁[Al(OH)3]物理性質(zhì)白色固體，熔點很高白色膠狀物質(zhì)，難溶于水化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2Oeq\o(□,\s\up1(8))________________________________________________________________________(填離子方程式)與堿反應(yīng)Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－加熱—2Al(OH)3eq\o(=====,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O主要用途①用作耐火材料；②冶煉鋁的原料①制藥；②Al(OH)3膠體用于凈水(2)常見的鋁鹽——明礬。①明礬的化學(xué)式為eq\o(□,\s\up1(9))__________________________________，屬于復(fù)鹽。②明礬凈水的原理：電離方程式為eq\o(□,\s\up1(10))______________________________________，其中Al3＋發(fā)生eq\o(□,\s\up1(11))________________________，產(chǎn)生eq\o(□,\s\up1(12))________________________，可以吸附水中的懸浮雜質(zhì)并聚沉，使水變得澄清。3.鋁的工業(yè)制備——鋁土礦制鋁由鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì))提取Al2O3的兩大工藝流程：[流程一]堿溶法(1)步驟①③中可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：①Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－，SiO2＋2OH－===SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O；③[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)，SiOeq\o\al(2－,3)＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCOeq\o\al(－,3)。(2)步驟③中不能用鹽酸或硫酸酸化，因為[Al(OH)4]－與酸反應(yīng)生成的Al(OH)3具有兩性，可溶于強酸，不易控制酸的量；CO2廉價且生成的副產(chǎn)物NaHCO3用途廣泛，經(jīng)濟效益好。(3)步驟④中得到較純的Al2O3，可能含有SiO2雜質(zhì)，在電解時它不會影響鋁的純度，是因為SiO2的熔點很高，加熱到1000℃時不會熔化。[流程二]酸溶法(1)步驟①②中可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，F(xiàn)e2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O；②Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－，F(xiàn)e3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓。(2)步驟②中不能用氨水沉淀Fe3＋、Mg2＋，是因為Al(OH)3只能溶于強堿，不能溶于氨水，若用氨水，則不能將Fe(OH)3、Mg(OH)2和Al(OH)3分離。[答案自填][CS]eq\o(□,\s\up1(1))銀白eq\o(□,\s\up1(2))2Al＋3Cl2eq\o(=====,\s\up7(△))2AlCl3eq\o(□,\s\up1(3))鈍化eq\o(□,\s\up1(4))2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑eq\o(□,\s\up1(5))2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑eq\o(□,\s\up1(6))2Al＋Fe2O3eq\o(=====,\s\up7(高溫))Al2O3＋2Feeq\o(□,\s\up1(7))2Al2O3(熔融)eq\o(=====,\s\up7(電解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑eq\o(□,\s\up1(8))Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2Oeq\o(□,\s\up1(9))KAl(SO4)2·12H2Oeq\o(□,\s\up1(10))KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)eq\o(□,\s\up1(11))水解反應(yīng)eq\o(□,\s\up1(12))Al(OH)3膠體[易錯秒判](1)鋁制餐具不能長時間存放酸性或堿性食物()(2)投入鋁片能產(chǎn)生氫氣的溶液一定呈強酸性()(3)能用鋁槽車儲運濃硫酸與濃硝酸，是因為鋁的性質(zhì)穩(wěn)定，不與濃硫酸、濃硝酸反應(yīng)()(4)實驗室可用氧化鋁坩堝熔化NaOH、Na2CO3等固體()(5)除去Fe2O3中的Al2O3，需先加入足量NaOH溶液，然后過濾()(6)能用過量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋()(7)明礬可用作凈水劑，起到殺菌消毒的作用()答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×一、鋁及其化合物的性質(zhì)1.化學(xué)在生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應(yīng)用。下列說法不正確的是()A．鋁比鐵活潑，但鋁制品比鐵制品在空氣中耐腐蝕B．鋁熱反應(yīng)不僅用于焊接鋼軌，還常用于冶煉熔點較高的金屬C．電解AlCl3飽和溶液可制得金屬鋁D．Al2O3的熔點很高，可用于制作耐高溫材料答案：C2.根據(jù)如下圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系判斷下列說法正確的是(反應(yīng)條件已略去)()A．生成等質(zhì)量H2時，反應(yīng)①和②消耗的n(HCl)＝n(NaOH)B．反應(yīng)③中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶3C．反應(yīng)③和④消耗等量的Al時，生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2D．反應(yīng)⑤的離子方程式為Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓解析：選C。根據(jù)得失電子守恒，生成氫氣的物質(zhì)的量相等，消耗鋁的物質(zhì)的量相等，根據(jù)鋁元素守恒，設(shè)1mol鋁分別與NaOH、HCl完全反應(yīng)，需1molNaOH、3molHCl，所以生成等質(zhì)量H2時，反應(yīng)①和②消耗的n(HCl)＝3n(NaOH)，A錯誤；鋁與硫酸銅溶液反應(yīng)，鋁是還原劑，硫酸銅是氧化劑，根據(jù)得失電子守恒可知，硫酸銅與鋁的物質(zhì)的量之比為3∶2，B錯誤；反應(yīng)③和④消耗等量的Al時，失電子的物質(zhì)的量相等，設(shè)2mol鋁參加反應(yīng)，由得失電子守恒可知，生成銅的物質(zhì)的量為3mol，生成鐵的物質(zhì)的量為2mol，所以生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2，C正確；一水合氨是弱電解質(zhì)，書寫離子方程式時要用化學(xué)式，正確的離子方程式為Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)，D錯誤。二、工藝流程中鋁及其化合物的轉(zhuǎn)化3.鋁土礦的主要成分為氧化鋁、氧化鐵和二氧化硅，工業(yè)上經(jīng)過下列工藝可以冶煉金屬鋁。下列說法不正確的是()A．①②中除加試劑外，還需要進行過濾操作B．a(chǎn)、b中鋁元素的化合價相同C．③中需要通入過量的CO2D．④進行的操作是過濾、加熱，而且d一定是氫氧化鋁解析：選D。根據(jù)鋁土礦的成分，Al2O3為兩性氧化物，F(xiàn)e2O3為堿性氧化物，SiO2為酸性氧化物，加入鹽酸后，Al2O3→AlCl3，F(xiàn)e2O3→FeCl3，SiO2不與鹽酸反應(yīng)，也不溶于鹽酸，進行過濾時，除去SiO2，即a為AlCl3和FeCl3混合溶液，加入過量NaOH溶液，AlCl3→Na[Al(OH)4]，F(xiàn)eCl3→Fe(OH)3，進行過濾時，除去Fe(OH)3，b為Na[Al(OH)4]溶液，H2CO3的酸性強于Al(OH)3的酸性，且Al(OH)3不溶于碳酸，因此③通入過量CO2，過濾得到Al(OH)3沉淀，加熱Al(OH)3使之分解生成Al2O3和H2O，最后電解熔融狀態(tài)的氧化鋁冶煉鋁。A項，根據(jù)上述分析，正確；B項，a是AlCl3和FeCl3混合溶液，b是Na[Al(OH)4]溶液，兩溶液中Al元素的化合價都是＋3價，正確；C項，根據(jù)上述分析，③中需要通入過量的CO2，正確；D項，反應(yīng)④為氫氧化鋁受熱分解生成氧化鋁和水，進行的操作是過濾、加熱，d一定是Al2O3，錯誤。4.(2024·佛山調(diào)研)工業(yè)上用某種氧化鋁礦石(含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下：對上述流程的判斷正確的是()A．試劑X可以為氨水，沉淀中含有鐵的化合物B．CO2可以用稀硫酸或稀鹽酸代替C．反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為CO2＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)D．工業(yè)上還可采用Fe還原Al2O3的方法制Al，成本更低解析：選C。A項，試劑X應(yīng)為強堿溶液，使Al2O3溶解；B項，若用強酸代替CO2，強酸過量時，Al(OH)3會溶解；D項，因為Al比Fe活潑，所以不能用Fe置換出Al。1.下列關(guān)于鎂、鋁及其化合物的說法正確的是______________。①(2023·新高考遼寧卷)工業(yè)冶煉鎂：2MgOeq\o(=====,\s\up7(電解))2Mg＋O2↑②(2023·新高考湖南卷)取一定體積的NaOH溶液和Al2(SO4)3溶液進行反應(yīng)，改變兩種試劑的滴加順序(濃度均為0.1mol·L－1)，反應(yīng)現(xiàn)象沒有明顯差別③(2022·新高考廣東卷)技術(shù)人員開發(fā)高端耐腐蝕鍍鋁鋼板，是因為鋁能形成致密氧化膜④(2022·新高考廣東卷)利用海水制取溴和鎂單質(zhì)，此過程中Br－可被氧化，Mg2＋可被還原⑤(2022·新高考海南卷)MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至過量，現(xiàn)象為產(chǎn)生白色沉淀后沉淀消失答案：③④2.(2022·浙江6月選考)尖晶石礦的主要成分為MgAl2O4(含SiO2雜質(zhì))。已知：MgAl2O4(s)＋4Cl2(g)===MgCl2(s)＋2AlCl3(g)＋2O2(g)ΔH>0。該反應(yīng)難以發(fā)生，但采用“加炭氯化法”可以制備MgCl2和AlCl3，同時還可得到副產(chǎn)物SiCl4(SiCl4沸點為58℃，AlCl3在180℃升華)：MgAl2O4(s)＋4C(s)＋4Cl2(g)eq\o(=====,\s\up7(高溫))MgCl2(s)＋2AlCl3(g)＋4CO(g)。下列說法不正確的是()A．制備時要保持無水環(huán)境B．輸送氣態(tài)產(chǎn)物的管道溫度要保持在180℃以上C．氯化時加炭，既增大了反應(yīng)的趨勢，又為氯化提供了能量D．為避免產(chǎn)生大量CO2，反應(yīng)過程中需保持炭過量解析：選D。AlCl3、MgCl2均易水解，且高溫下C能與H2O反應(yīng)，故制備時需保持無水環(huán)境，A項正確；為保證AlCl3為氣態(tài)，且防止其凝華堵塞管道，必須保持管道溫度高于AlCl3的升華溫度，B項正確；高溫時C轉(zhuǎn)化為CO，放出熱量，為氯化提供了能量，加入C，消耗生成物O2，增大了反應(yīng)的趨勢，C項正確；高溫時C過量得到的固體中可能混有Si，D項錯誤。3.(2022·新高考湖南卷)鋁電解廠煙氣凈化的一種簡單流程如下：下列說法錯誤的是()A．不宜用陶瓷作為吸收塔內(nèi)襯材料B．采用溶液噴淋法可提高吸收塔內(nèi)煙氣吸收效率C．合成槽中產(chǎn)物主要有Na3AlF6和CO2D．濾液可回收進入吸收塔循環(huán)利用解析：選C。陶瓷中的SiO2能與HF反應(yīng)，故不宜用陶瓷作為吸收塔內(nèi)襯材料，A項正確；噴淋法能使溶液與煙氣充分接觸，提高吸收效率，B項正確；分析題中流程圖可知，吸收塔中發(fā)生反應(yīng)：HF＋Na2CO3===NaHCO3＋NaF，合成槽中發(fā)生反應(yīng)：6NaF＋Na[Al(OH)4]＋4NaHCO3===Na3AlF6↓＋4Na2CO3＋4H2O，故合成槽中產(chǎn)物主要有Na3AlF6和Na2CO3，C項錯誤；濾液中含有Na2CO3，可用作吸收塔中的吸收劑，D項正確。4.(2021·高考全國乙卷)磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見下表：金屬離子Fe3＋Al3＋Mg2＋Ca2＋開始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH3.24.711.113.8回答下列問題：(1)“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應(yīng)，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽。寫出Al2O3轉(zhuǎn)化為NH4Aleq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(SO4))eq\s\do7(2)的化學(xué)方程式：__________________________________________________________________________________________。(2)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6，依次析出的金屬離子是_____________。(3)“水浸渣”在160℃“酸溶”，最適合的酸是_____________?！八崛茉钡某煞质莀________、_________。解析：(1)“焙燒”中，Al2O3和(NH4)2SO4反應(yīng)生成NH4Al(SO4)2，同時放出NH3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al2O3＋4(NH4)2SO4eq\o(=====,\s\up7(高溫))2NH4Al(SO4)2＋6NH3↑＋3H2O。(2)由題表中Fe3＋、Al3＋、Mg2＋沉淀完全的pH分別為3.2、4.7、11.1可知，用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6的過程中，依次析出的金屬離子是Fe3＋、Al3＋、Mg2＋。(3)“水浸渣”在160℃“酸溶”，為了盡可能減少酸溶液的揮發(fā)而造成不必要的損失，且保證TiO2可以完全溶解，最好選擇硫酸；SiO2不溶于硫酸，CaO“焙燒”生成CaSO4固體，故“酸溶”后所得“酸溶渣”的成分為SiO2、CaSO4。答案：(1)Al2O3＋4(NH4)2SO4eq\o(=====,\s\up7(高溫))2NH4Al(SO4)2＋6NH3↑＋3H2O(2)Fe3＋、Al3＋、Mg2＋(3)硫酸SiO2CaSO4課時跟蹤練[基礎(chǔ)鞏固]1.(2024·韶關(guān)階段測試)下列物質(zhì)的性質(zhì)和用途具有對應(yīng)關(guān)系的是()A．Al2O3熔點高，可用于電解制鋁B．Al(OH)3不穩(wěn)定，可用于治療胃酸過多癥C．明礬水解生成膠體，可用作絮凝劑D．鋁具有導(dǎo)熱性，可用于制備鋁熱劑答案：C2.下列關(guān)于鎂的性質(zhì)，說法錯誤的是()A．金屬鎂著火，可以用CO2滅火B(yǎng)．鎂是一種具有銀白色光澤的金屬C．鎂可以與沸水反應(yīng)生成氫氣D．鎂可以與鹽酸劇烈反應(yīng)生成氫氣答案：A3.(2024·清遠模擬)下列關(guān)于鋁及其化合物反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是()A.鋁與NaOH溶液反應(yīng)：Al＋6OH－===[Al(OH)4]－＋H2↑＋H2OB．Al2O3與NaOH溶液反應(yīng)：Al2O3＋OH－＋H2O===[Al(OH)4]－C．明礬凈水原理：Al3＋＋3H2O?Al(OH)3(膠體)＋3H＋D．Al2(SO4)3與過量氨水反應(yīng)：Al3＋＋4NH3·H2O===[Al(OH)4]－＋4NHeq\o\al(＋,4)解析：選C。A.鋁與NaOH溶液反應(yīng)的氧化劑是水，故離子方程式為2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，A錯誤；B.Al2O3與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式未配平，配平后的離子方程式為Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－，B錯誤；C.明礬溶于水后電離產(chǎn)生的鋁離子發(fā)生水解產(chǎn)生氫氧化鋁膠體，吸附懸浮物，起到凈水作用，C正確；D.一水合氨為弱堿，故氫氧化鋁無法與一水合氨發(fā)生反應(yīng)，Al2(SO4)3與過量氨水反應(yīng)的離子方程式為Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)，D錯誤。4.將去掉氧化膜的鋁片放入足量Na2CO3溶液中，鋁片表面產(chǎn)生氣泡，充分反應(yīng)后得到無色溶液M。下列分析錯誤的是()A．產(chǎn)生的氣體中有H2B．反應(yīng)與COeq\o\al(2－,3)水解有關(guān)C．Al(OH)3向酸式電離方向移動D．M中含大量Na＋、Al3＋、HCOeq\o\al(－,3)解析：選D。Na2CO3溶液中，COeq\o\al(2－,3)發(fā)生水解生成OH－，OH－與Al發(fā)生反應(yīng)生成[Al(OH)4]－和H2。A.由分析可知，產(chǎn)生的氣體中有H2，A正確；B.由分析可知，與Al反應(yīng)的OH－來自COeq\o\al(2－,3)水解，B正確；C.Al(OH)3的酸式電離為Al(OH)3＋H2O?[Al(OH)4]－＋H＋，Na2CO3溶液呈堿性，故Al(OH)3向酸式電離方向移動，C正確；D.Al3＋、HCOeq\o\al(－,3)在溶液中能發(fā)生相互促進的水解反應(yīng)，不能大量共存，所以M中不可能含大量Al3＋、HCOeq\o\al(－,3)，D錯誤。5.實驗室以空氣和鎂為原料制備Mg3N2的裝置如下(夾持和加熱裝置略去)。下列說法正確的是()A．裝置甲、乙中可依次加入濃硫酸、NaOH溶液B．若去掉裝置丙，則對產(chǎn)品純度無影響C．實驗時應(yīng)先加熱裝置丙，通入一段時間空氣后再加熱裝置丁D．裝置戊中堿石灰的作用是吸收尾氣解析：選C。要制備氮化鎂，需要除去空氣中的氧氣、CO2和水蒸氣，故裝置甲、乙中可依次加入NaOH溶液、濃硫酸，A錯誤；若去掉裝置丙，則鎂與氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，對產(chǎn)品純度有影響，B錯誤；實驗時，應(yīng)先加熱裝置丙，通入一段時間空氣除去其中的氧氣，再加熱裝置丁，C正確；裝置戊中堿石灰的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，避免進入裝置丁中干擾實驗，D錯誤。6.(2024·廣州第二中學(xué)聯(lián)考)鋁的生產(chǎn)原理示意圖如下，下列相關(guān)說法不正確的是()A．冰晶石用作助熔劑B．氧化鋁屬于過渡晶體C．金屬鐵、銅的冶煉方法與鋁類似D．鋁在工業(yè)上是一種很好的還原劑解析：選C。A.冰晶石在電解鋁工業(yè)中常用作助熔劑，正確；B.氧化鋁中的化學(xué)鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價鍵，因此屬于過渡晶體，正確；C.工業(yè)上用電解熔融的氧化鋁冶煉金屬鋁，而用熱還原法來冶煉金屬鐵、銅，錯誤；D.Al為活潑金屬，冶金工業(yè)中常用作還原劑，正確。7.菱鎂礦(主要成分為MgCO3，還含有少量SiO2、Al2O3)制備MgO的流程如下。下列說法正確的是()A．步驟(Ⅰ)得到濾渣的主要成分為SiO2B．步驟(Ⅱ)發(fā)生的反應(yīng)有2個C．步驟(Ⅲ)操作可在蒸發(fā)皿中進行D．濾液Y中加入足量氨水可得到白色沉淀解析：選A。菱鎂礦中加入足量鹽酸，SiO2不與鹽酸反應(yīng)，濾渣為SiO2，濾液X中加入足量NaOH溶液，生成氯化鈉、氫氧化鎂沉淀和四羥基合鋁酸鈉，濾液Y為氯化鈉、氫氧化鈉和四羥基合鋁酸鈉的混合溶液，氫氧化鎂灼燒生成氧化鎂。A.由上述分析可知，濾渣的主要成分是SiO2，A正確；B.濾液X中含有的陽離子主要有Mg2＋、Al3＋、H＋，加入足量NaOH溶液后，發(fā)生的反應(yīng)至少有3個，B錯誤；C.步驟(Ⅲ)為灼燒，應(yīng)在坩堝中進行，C錯誤；D.濾液Y為氯化鈉、氫氧化鈉和四羥基合鋁酸鈉的混合溶液，加入足量氨水無法生成白色沉淀，D錯誤。8.(2024·珠海實驗中學(xué)測試)鋁熱反應(yīng)常用于冶煉高熔點金屬，某小組探究Al粉與Fe3O4發(fā)生反應(yīng)所得黑色固體的成分，實驗流程及現(xiàn)象如下：下列說法不正確的是()A．反應(yīng)①產(chǎn)生的氣體是H2B．反應(yīng)②的離子方程式為Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－C．反應(yīng)③生成的白色沉淀是Al(OH)3D．黑色固體中一定不含Al和Fe3O4解析：選D。探究Al粉與Fe3O4發(fā)生反應(yīng)所得黑色固體的成分，由實驗可知，黑色固體與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體，且溶液b中加入KSCN溶液不變紅，說明溶液b中不含F(xiàn)e3＋；黑色固體與NaOH溶液反應(yīng)無氣體產(chǎn)生，說明一定不含Al；溶液a中通入二氧化碳有白色沉淀生成，白色沉淀為氫氧化鋁，說明黑色固體中一定含有Al2O3。由上述分析可知，黑色固體中一定含有Al2O3、Fe，一定不含Al，可能含有Fe3O4。9.無水AlCl3常用于有機合成的催化劑。現(xiàn)以鋁酸鈣(主要成分為CaO·Al2O3，含少量SiO2等雜質(zhì))和稀鹽酸為原料制備無水氯化鋁的方案如下：已知：AlCl3易升華，沸點為181℃；SOCl2熔點為－105℃、沸點為76℃，遇水劇烈水解生成兩種酸性氣體。相關(guān)物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)見下表：物質(zhì)0℃80℃AlCl331.03g33.23gCaCl237.3g59.5g(1)步驟①中稀鹽酸應(yīng)適當(dāng)過量的原因是___________________________________________________________________________________________________________________。(2)操作a是____________________。(3)操作b是____________________。(4)某興趣小組設(shè)計如圖所示的裝置獲取無水AlCl3。錐形瓶中得到的物質(zhì)X的化學(xué)式為__________。堿石灰的作用是防止外界水蒸氣進入和____________________。答案：(1)確保鋁元素盡可能完全溶出，并抑制氯化鋁水解(2)蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾(3)在干燥的HCl氣流中加熱脫水(4)SOCl2除去SO2和HCl等有害氣體[素養(yǎng)提升]10.明礬[KAl(SO4)2·12H2O]可用作凈水劑。某同學(xué)設(shè)計利用廢鋁箔(主要成分為Al，含少量Mg、Fe等)制備明礬的流程如下。下列說法不正確的是()廢鋁箔eq\o(――→,\s\up7(①NaOH溶液),\s\do5(過濾))甲溶液eq\o(――→,\s\up7(②通入CO2),\s\do5(過濾、洗滌))濾渣eq\o(――→,\s\up7(③稀硫酸),\s\do5())乙溶液eq\o(――→,\s\up7(④K2SO4飽和溶液),\s\do5(操作a))明礬A.①中反應(yīng)的離子方程式是2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑B.③中反應(yīng)的離子方程式是Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OC.操作a是蒸發(fā)結(jié)晶，用到的儀器有蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒等D.明礬凈水的原理：Al3＋水解生成的Al(OH)3膠體能吸附水中的懸浮顆粒物解析：選C。鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉和氫氣，四羥基合鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氫氧化鋁沉淀，過濾后濾渣為氫氧化鋁，氫氧化鋁和硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁，再加入硫酸鉀飽和溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到明礬。A.鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式為2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，A正確；B.③為氫氧化鋁和硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水，離子方程式是Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，B正確；C.混合溶液蒸發(fā)結(jié)晶不能得到帶結(jié)晶水的物質(zhì)，該操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到明礬，C錯誤；D.明礬中的鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，膠體具有較大的表面積，能吸附水中的懸浮顆粒物，從而達到凈水目的，D正確。11.將等物質(zhì)的量的金屬Na、Mg、Al分別與100mL2mol·L－1的鹽酸反應(yīng)，實驗測得生成氣體的體積V(已折合為標準狀況)與時間t的關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是()A.x＝2.24B.鈉的物質(zhì)的量為0.2molC.反應(yīng)時，Na、Mg、Al均過量D.曲線b為Mg與鹽酸反應(yīng)的圖像解析：選C。由圖像可以看出，生成氣體的體積相等，故鹽酸完全反應(yīng)，x＝2.24，A正確；根據(jù)生成的H2的體積為2.24L可知，Na失去0.2mol電子，鈉的物質(zhì)的量為0.2mol，B正確；反應(yīng)時，如果鈉過量，則過量的鈉還會與水反應(yīng)，生成的氣體一定多于2.24L，C錯誤；根據(jù)反應(yīng)速率可知，曲線a、b、c依次是Na、Mg、Al與鹽酸反應(yīng)的圖像，D正確。12.以水泥廠的廢料(主要成分為MgO，含少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))為原料制備MgSO4·7H2O的工藝流程如下：已知：MnO＋2H＋===Mn2＋＋H2O，ClO－＋Mn2＋＋H2O===Cl－＋MnO2↓＋2H＋。下列說法正確的是()A.為提高酸浸速率，可使用濃硫酸B.試劑X可以是MgSO4C.濾渣為Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2D.操作a所得濾液經(jīng)處理后可循環(huán)利用解析：選D。以水泥廠的廢料(主要成分為MgO，含少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))為原料制取MgSO4·7H2O，廢料中加入過量稀硫酸，MgO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都與硫酸反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的硫酸鹽，SiO2不與硫酸反應(yīng)，向反應(yīng)后的溶液中加入次氯酸鈉將亞鐵離子氧化為鐵離子，同時使錳離子轉(zhuǎn)化為MnO2沉淀，再加入氧化鎂等物質(zhì)調(diào)節(jié)溶液的pH，除去鐵離子、鋁離子，過濾，將濾液進行一系列操作得到MgSO4·7H2O。A.濃硫酸中主要為H2SO4分子，H＋