备战高考化学知识点过关培优训练镁及其化合物及答案.docx
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备战高考化学知识点过关培优训练镁及其化合物及答案
备战高考化学知识点过关培优训练∶镁及其化合物及答案
一、镁及其化合物
1．卤块的主要成分是MgCl2，此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。
若以它为原料按下图所示工艺流程进行生产，可制得轻质氧化镁。
若要求产品尽量不含杂质，而且生产成本较低，请根据表1和表2提供的资料，填写空白：
表1生成氢氧化物沉淀的pH
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe（OH）3
2.7
3.7
Fe（OH）2
7.6
9.6﹡
Mn（OH）2
8.3
9.8
Mg（OH）2
9.6
11.1
﹡Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以，常将它氧化为Fe3+，生成Fe（OH）3沉淀除去
表2原料价格表
物质
价格/（元·吨-1）
漂液（含25.2%NaClO）
450
双氧水（含30%H2O2）
2400
烧碱（含98%NaOH）
2100
纯碱（含99.5%Na2CO3）
600
（1）在步骤②中加入的试剂X，最佳的选择是____________，其作用是_________________；
（2）在步骤③中加入的试剂应是_______________________；之所以要控制pH=9.8，其目的是___________________________________________________________。
（3）在步骤④中加入的试剂Z应是________________；
（4）在步骤⑤中发生反应的化学方程式是_____________________________________________。
【答案】漂液（或NaClO）将Fe2+氧化为Fe3+烧碱（或NaOH）使Fe3+、Mn2+沉淀完全，又尽量减少Mg2+的损失纯碱（或Na2CO3）MgCO3+H2O
Mg（OH）2↓+CO2↑
【解析】
【分析】
为除去Fe2+，先将Fe2+氧化成Fe3+，然后加入NaOH调节pH为9.8，然后在滤液中加入纯碱将Mg2+从溶液中以MgCO3沉淀出来，然后加热煮沸可得到Mg（OH）2，灼烧后得到MgO。
【详解】
（1）步骤②是为了将Fe2+氧化成Fe3+，并在控制合适的pH条件时生成Fe（OH）3沉淀而除之．虽然漂液和H2O2都可采用，但对比表2提供的原料价格可以看出，漂液比H2O2的价格低得多，所以选漂液最合理；
（2）步骤③的目的在于使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀，以便通过过滤而除去，应加入NaOH，如加入纯碱，不能达到较高的PH，且易生成碳酸镁沉淀，分析表1提供的数据：
除去杂质离子合理的pH范围是3.7＜pH＜9.8，在此范围内，如果pH过高，就会有大量的Mg2+生成Mg（OH）2而进入沉淀中，从而导致生产成本的提高．为了兼顾产品质量和生产成本，选择pH=9.8最合理，当然此时Mg2+也会部分生成Mg（OH）2沉淀，但由于卤块价格低廉，这点不可避免的损失还是可以承受的，以此保证产品的纯度值得；
（3）步骤④的目的是将Mg2+从溶液中沉淀出来．从MgCl2制得MgO，有两种可行的方法，一种是向溶液中加入烧碱，另一种方法是向溶液中加入纯碱，此处选用后一种方法更合理．一方面，加烧碱生成的中间产物Mg（OH）2是胶状沉淀，会造成过滤困难，更重要的是反应过程中不能进行轻化处理，只能得到重质氧化镁；加纯碱生成的中间产物MgCO3呈粗颗粒状，易过滤，MgCO3在水中经一段时间的加热会有部分反应生成CO2，由于CO2气体的产生，使沉淀变得疏松，灼烧沉淀后得到的是轻质氧化镁．另一方面，对比表2中烧碱和纯碱的价格可以看出，纯碱比烧碱价格低得多，采用纯碱路线既合理又经济；
（4）步骤⑤中反应的化学方程式为：
MgCO3+H2O
Mg（OH）2↓+CO2↑。
2．下图中A-J分别代表相关反应中的一种物质，已知A分解得到等物质的量的B、C、D，已知B、D为常温下气态化合物，C为常温下液态化合物，图中有部分生成物未标出。
请填写以下空白：
（1）A的化学式_____________B的电子式_______________。
（2）写出下列反应的化学方程式：
D＋G→H_____________________________。
B+镁→E+F______________________________。
（3）写出A+NaOH→D的离子方程式_________________________________。
【答案】
（1）NH4HCO3
（2）4NH3+5O2
4NO+6H2OCO2+2Mg="=="2MgO+C
（3）NH4++HCO3-+2OH-=NH3+CO32-+2H2O
【解析】
【分析】
已知A与碱反应生成气体化合物，则A含有铵根离子；A加热分解生成等物质的量的2种气体和1种液体，液体与过氧化钠反应则为水，可确定A为碳酸氢铵，D为氨气，C为水，B为二氧化碳；二氧化碳与镁反应生成氧化镁和碳；
【详解】
（1）分析可知，A为碳酸氢铵，化学式为：
NH4HCO3；B为二氧化碳，其电子式为：
；
（2）D与G分别为氨气、氧气，在一定条件下反应生成一氧化氮和水，方程式为：
4NH3+5O2
4NO+6H2O；镁与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，方程式为：
CO2+2Mg
2MgO+C；
（3）碳酸氢钠与NaOH反应生成氨气、水和碳酸钠，其反应的离子方程式为：
NH4+ +HCO3-+2OH-=NH3
+CO32-+2H2O；
3．A、B、C、X均为中学化学常见物质，它们之间有如下转化关系（副产物已略去）。
（1）X是空气中存在的强氧化性无色气体单质，则A不是_____（填序号）。
a．Cb．Nac．Ald．S
若C是红棕色气体，则A可能是___________或____________。
（2）若X是一种温室气体，单质A被誉为国防金属，则反应①的化学方程式为___________________________________________________。
（3）若X为苛性碱，A是具有臭鸡蛋性气味的气体，则反应②的离子方程式为___________________________________________________。
【答案】cN2NH32Mg+CO2
2MgO+CHS-+OH-=S2-+H2O
【解析】
【分析】
当X为氧气时，符合此转化关系的变化有：
C（CH4）→CO→CO2、N2（NH3）→NO→NO2、S（H2S）→SO2→SO3、Na→Na2O→Na2O2等；当X为二氧化碳、A为Mg时，则有如下转化关系：
Mg→C→CO；当X为NaOH、A为H2S气体时，有如下转化：
H2S→HS-→S2-，据此分析解答。
【详解】
（1）X是空气中存在的强氧化性无色气体单质，则X为O2，a.当A为C时，可发生如下转化：
C→CO→CO2；b.当A为Na时，可发生如下转化：
Na→Na2O→Na2O2；c.当A为铝时，不能实现上述转化关系；d.当A为S时，可发生如下转化：
S→SO2→SO3；若C是红棕色气体，则C为NO2，转化关系可以是：
NH3→NO→NO2或N2→NO→NO2，综上所述，答案为：
c；N2或NH3；
（2）X是一种温室气体，则X为二氧化碳；单质A被誉为国防金属，则A为金属Mg，反应①为镁在二氧化碳中燃烧的反应，反应方程式为：
2Mg+CO2
2MgO+C，故答案为2Mg+CO2
2MgO+C；
（3）X为苛性碱，则X为NaOH；A是具有臭鸡蛋性气味的气体，则A为H2S，所以转化关系为：
H2S→NaHS→Na2S，反应②的离子方程式为HS-+OH-=S2-+H2O，故答案为HS-+OH-=S2-+H2O。
【点睛】
本题主要考查了物质间的转化规律，符合题给连续转化关系的物质间的转化有多种情况，一是氧化还原反应类型，如含C、N、S、Fe等元素的单质及化合物之间的转化；二是复分解反应类型，如碱→正盐→酸式盐、正盐→酸式盐→新盐和铝三角之间的相互转化等。
4．已知D、E、F均是短周期元素形成的单质，E的氧化物对应的水化物为中强碱，F为黑色固体，A、D为无色气体，B、C的焰色反应呈黄色。
它们之间的变化关系如右图所示（个别生成物略去），回答以下问题：
（1）写出A与E反应的化学方程式：
__________。
（2）写出与E同周期的最活泼非金属单质的实验室制法的化学方程式：
______。
（3）写出C的溶液与少量盐酸反应的离子方程式：
__________________。
【答案】2Mg＋CO2
2MgO＋CMnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2OCO32－＋H＋=HCO3－
【解析】
【分析】
将文字信息标注于框图，再据物质转化关系，从中学常见物质出发进行推断。
【详解】
短周期元素形成的中强碱只有Mg（OH）2，则E为镁（Mg）。
由A（气体）+E（Mg）→F（黑色固体），则A为二氧化碳（CO2）、F为碳（C）。
D（气体）+F（C）→A（CO2），则D为氧气（O2）。
A（CO2）+B（焰色黄色）→C（焰色黄色）+D（O2），则B为过氧化钠（Na2O2）、C为碳酸钠（Na2CO3）。
（1）A（CO2）与E（Mg）反应的化学方程式2Mg＋CO2
2MgO＋C。
（2）与E（Mg）同周期的最活泼非金属单质是氯气（Cl2），实验室制氯气的化学方程式MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
（3）C（Na2CO3）的溶液与少量盐酸（HCl）反应的离子方程式CO32－＋H＋=HCO3－。
5．X、Y、Z、W是常见的几种元素，其相关信息如表：
元素
相关信息
X
原子核外有3个电子层，最外层比次外层少1个电子
Y
食盐中添加少量Y的一种化合物预防Y元素缺乏
Z
Z与钾的一种合金可用于快中子反应堆作热交换剂
W
W的一种核素质量数为24，中子数为12
（1）元素X在海水中含量非常高，海水中含X元素的主要化合物是_____，工业上制取X单质的化学方程式为_______。
（2）设计实验证明某水溶液中存在Y单质____。
（3）W与空气中含量最高的气体反应的产物化学式为_____。
【答案】NaCl
取少量待测液于试管中，滴加几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，则该溶液中含有I2Mg3N2
【解析】
【分析】
X、Y、Z、W是常见的几种元素，X的原子核外有3个电子层，最外层比次外层少1个电子，可知最外层电子数为7，X为Cl；食盐中添加少量的一种化合物预防Y元素确实，Y为I；Z与钾的一种合金可用于快中子反应堆作热交换剂，Z为Na；W的一种核素质量数为24，中子数为12，W为Mg，以此解答。
【详解】
由上述分析可知，X为Cl、Y为I、Z为Na、W为Mg，
（1）元素X在海水中含量非常高，海水中含X元素的主要化合物是NaCl；工业上制取Cl2的化学方程式为：
，
故答案为：
NaCl；
；
（2）设计实验证明某水溶液中存在I2的方法为：
取少量待测液于试管中，滴加几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，则该溶液中含有I2，
故答案为：
取少量待测液于试管中，滴加几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，则该溶液中含有I2；
（3）空气中含量最高的气体为氮气，则Mg与氮气反应的产物化学式为Mg3N2，
故答案为：
Mg3N2。
6．
（1）有镁和铁的混合物共4.0克，与200毫升盐酸恰好完全反应，在标准状况下共收集到2.24L气体。
假设反应后溶液体积不变，则铁的质量为_____g；反应后溶液中Mg2+的物质的量浓度为_______。
（2）一定量氢气在氯气中燃烧，所得混合气体用100mL、2.00moL·L-1NaOH溶液恰好完全吸收，测得溶液中含有NaClO的物质的量为0.05mol。
试计算下列问题：
所得溶液中Cl-的物质的量为_______；所用氯气和参加反应的氢气的物质的量之比n（C12）：
n（H2）为_______。
【答案】2.80.25mol·L－10.15mol2:
1
【解析】试题分析：
本题考查混合物的计算，涉及Mg、Fe与酸的反应，Cl2与H2、NaOH的反应。
（1）根据反应的化学方程式：
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑、Fe+2HCl=FeCl2+H2↑可列式：
n（Mg）+n（Fe）=
，24g/moln（Mg）+56g/moln（Fe）=4.0g，解得n（Mg）=0.05mol，n（Fe）=0.05mol；则铁的质量m（Fe）=0.05mol
56g/mol=2.8g；根据Mg守恒，n（Mg2+）=n（Mg）=0.05mol，c（Mg2+）=
=0.25mol/L。
（2）H2在Cl2中燃烧生成HCl，HCl与NaOH溶液的反应为：
HCl+NaOH=NaCl+H2O；用NaOH溶液吸收后所得溶液中含NaClO，说明H2在Cl2中燃烧后Cl2过量，过量Cl2与NaOH溶液发生的反应为：
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。
根据Na和Cl守恒，反应后溶液中n（NaCl）+n（NaClO）=n（NaOH）=2mol/L
0.1L=0.2mol，n（NaClO）=0.05mol，则n（NaCl）=0.2mol-0.05mol=0.15mol，所得溶液中Cl-物质的量为0.15mol。
根据Cl守恒，所用Cl2物质的量为（0.15mol+0.05mol）
2=0.1mol；生成0.05molNaClO的同时生成0.05molNaCl，则由HCl与NaOH反应生成的NaCl为0.15mol-0.05mol=0.1mol，HCl物质的量为0.1mol，根据反应H2+Cl2
2HCl，参加反应的H2物质的量为0.05mol，所用Cl2与参加反应的H2物质的量之比n（Cl2）：
n（H2）=0.1mol：
0.05mol=2:
1。
7．将一定质量的Mg和Al的混合物投入500mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体．待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示．
（1）Mg和Al的总质量为g
（2）硫酸的物质的量浓度为．
（3）NaOH溶液的物质的量浓度为．
【答案】
（1）9.0g
（2）1.0mol/L（3）5.0mol/L
【解析】
试题分析：
（1）由图可知，0～20mL发生酸碱中和反应，20～200mL发生反应生成氢氧化镁和氢氧化铝沉淀，200～240mL发生Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，由图象可知，n（Mg）="0.15"mol，n（Al）="0.2"mol，则Mg和Al的总质量为0.15×24+0.2×27=9.0g；
（2）由200～240mL发生Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，则c（NaOH）="0.2/0.04"="5"mol/L，200mL时生成沉淀最多，溶液中的溶质为硫酸钠，则c（H2SO4）=（0.2×5÷2）/0.5=1.0mol/L；
（3）NaOH溶液的物质的量浓度为5.0mol/L。
考点：
镁、铝的性质
8．某学习小组设计如下实验制备Mg3N2进行定性的分析。
回答下列问题：
（制备）（装置如图所示）
（1）A装置用于制备NH3，试分析氢氧化钠的作用：
________
（2）仪器b为多孔球泡，其作用是_____；浓溴水中反应的化学方程式为_______
（3）E装置中发生反应的化学方粗式为__________
（4）整套装置存在着明显缺陷，你的改进措施是__________
（定性分析）
步骤一：
取少量氮化镁样品于洁净的试管中，加足量蒸馏水，试管底部有沉淀生成．试管口有刺激性气味的气体生成，写出氮化镁与水反应的化学方程式_________
步骤二，弃去上层清液，加入稀盐酸，观察到沉淀全部溶解且冒气泡。
该步骤中产生气泡的化学方程式为____________
【答案】氢氧化钠溶于水放热，促进氨水的分解；同时使溶液中c（OH-）增大，使NH3+H2O
NH3·H2O的平衡逆向移动，有利于氨气的逸出增大氨气与溴水的接触面积，提高吸收效率3Br2+8NH3=6NH4Br+N2或3Br2+2NH3=6HBr+N23Mg+N2=Mg3N2在E装置后添加一个装有碱石灰的干操管Mg3N2+6H2O=3Mg（OH）2+2NH3Mg+2HCl=MgCl2+H2
【解析】
【制备】
（1）因氢氧化钠溶于水放热，促进氨水的分解；同时使溶液中c（OH-）增大，使NH3+H2O
NH3·H2O的平衡逆向移动，有利于氨气的逸出，则利用NaOH固体中滴加浓氨水可制备NH3；
（2）多孔球泡，可增大氨气与溴水的接触面积，提高吸收效率；Br2能氧化NH3生成N2，则浓氨水通入浓溴水中发生反应的化学方程式为3Br2+8NH3=6NH4Br+N2或3Br2+2NH3=6HBr+N2；
（3）Mg在N2中燃烧生成Mg3N2，发生反应的化学方式为3Mg+N2=Mg3N2；
（4）因Mg3N2易水解，则需要在E装置后添加一个装有碱石灰的干操管，防止空气中的水蒸气进入E中；
【定性分析】
步骤一，氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨气，根据原子守恒，发生反应的化学方程式为Mg3N2+6H2O═3Mg（OH）2↓+2NH3↑；
步骤二，弃去上清液，加入盐酸，若观察到有气泡产生，则证明产物中含有未反应的镁，反应的方程式：
Mg+2HCl═MgCl2+H2↑。
9．某学习小组用下图装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量.
（提示：
镁、铝均与酸反应，铝还能和碱反应：
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑）
实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是除去铝镁合金表面的氧化膜。
（1）A中试剂为______.（填“NaOH溶液”或“稀盐酸”）
（2）检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：
①记录
C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温；④由A向B中滴加足量试剂；⑤检查气密性；⑥调整橡胶软管使D和C的液面相平。
上述操作的顺序是__________；（填序号）
（3）B中发生反应的离子方程式为__________________
（4）实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将___________.（填“偏大”、“偏小”、“不受影响”）
（5）若实验用铝镁合金的质量为ag,测得氢气体积为bml（已换算为标准状况），B中剩余固体的质量为cg，则铝的相对原子质量为__________.（用含a、b、c的代数式表示）
【答案】NaOH溶液⑤①④③⑥①②2Al+2OH-+2H2O=2AlO2－+3H2↑偏小
【解析】
【分析】
（1）Mg、Al均可以和酸反应，因此不可以用酸来实验，由于Al可以和碱反应而不和Mg反应，则可以用NaOH与Al反应制得H2，然后用排水法收集H2，以计算Al的量；
（2）整个操作过程及原理是：
检查气密性；记录起始液面；加入碱反应；不产生气体后，记录C中的液面，两者相减即为产生H2的量；最后称得的固体即为Mg的质量．在读数时要注意D、C液面相平，否则气体将受压，造成读数不准；
（3）B中发生的是Al与碱的反应；
（4）未洗涤，则造成（a-c）变小，再分析判断；
（5）（a-c）即为铝的质量，再除以Al的物质的量即为铝的摩尔质量，而n（Al）可以由产生的H2获得。
【详解】
（1）根据铝镁的化学性质，铝镁都能与酸反应放出氢气，但铝还能与碱（如NaOH溶液）反应放出氢气，而镁不能，要测定铝镁合金中铝的质量分数，应选择NaOH溶液；
（2）实验时首先要检查气密性，记下量气管中C的液面位置，再加入NaOH溶液开始反应，待反应完毕并冷却至室温后，调整橡胶软管使D和C的液面相平，再记录量气管中C的液面位置，最后将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；故答案为⑤①④③⑥①②；
（3）B管中铝与NaOH溶液的反应生成NaAlO2和H2，离子反应方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2－+3H2↑；
（4）铝的质量分数为：
×100%，实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，c值偏大，铝的质量分数偏小；
（5）铝镁合金的质量为ag，B中剩余固体镁的质量为cg，则参加反应的铝的质量为（a-c）g，设铝的相对原子质量为M，则：
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2M 3×22400ml
（a-c）g bml
解之得：
M=
。
10．Mg能在NO2中燃烧，产物为Mg3N2、MgO和N2。
某科学小组通过实验验证反应产物并探究产物的比例关系。
资料信息：
限用如下装置实验（夹持装置省略，部分仪器可重复使用）
（1）装置连接的顺序为（填字母序号）；
（2）连接好仪器，装入药品前检验装置气密性的方法是____；
（3）装置A中盛装的干燥剂是；装置F的作用____；
（4）验证产物中存在Mg3N2的具体实验操作为．确定产物中有N。
生成的实验现象为；
（5）已知装置E中初始加入Mg粉质量为13．2g，在足量的NO2中充分燃烧，实验结束后，硬质玻璃管冷却至室温、称量，测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为21．0g，产生N2的体积为1120mL（标准状况）。
写出玻璃管中发生反应的化学方程式：
__。
【答案】
（1）BAEAFC（D）（2分）；
（2）关闭分液漏斗活塞，将导气管末端插入水中，对锥形瓶微热，若到期管口有气泡冒出，停止加热，导气管中进入一段水柱，表示气密性良好（2分）；（3）无水氯化钙或五氧化二磷等（1分）除去二氧化氮（2分）（4）取少量反应后的固体产物，加入到水中产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变成蓝色（2分）；装置C中收集到大量气体（2分）；（5）11Mg+4NO2=Mg3N2+8MgO+N2（2分）．
【解析】
【分析】
【详解】
（1）铜与浓硝酸反应产生的气体为二氧化氮，用干燥剂干燥，通入硬质玻璃管与镁粉反应，用F装置除去多余的二氧化氮，装置C、D排水法收集氮气，故装置的链接顺序为BAEAFC（D）；
（2）连接好仪器，装药品前装置的气密性检验方法是关闭分液漏斗活塞，将导气管末端插入水中，对锥形瓶微热，若到期管口有气泡冒出，停止加热，导气管中进入一段水柱，表示气密性良好；
（3）二氧化氮不能使用碱性干燥剂来干燥，U形管装的是固体干燥剂，故盛放的干燥剂可以是无水氯化钙或五氧化二磷等；
（4）取少量反应后的固体产物，加入到水中产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变成蓝色，确定产物中有氮气生成的实验现象为装置C中收集到大量气体；
（5）设生成二氮化三镁的物质的量为x摩尔，氧化镁的物质的量为y摩尔，可得3x+y=0．55mol，100x+40y=21．0g，解x=0．05y=0．4，氮气的物质的量为0．05摩尔，即可得方程式为：
11Mg+4NO2=Mg3N2+8MgO+N2。
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