高考化学与镁及其化合物有关的压轴题1.docx
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高考化学与镁及其化合物有关的压轴题1
高考化学与镁及其化合物有关的压轴题
（1）
一、镁及其化合物
1．已知A为单质，B、C、D、E为化合物，它们之间存在如下转化关系：
（1）若A为非金属单质，B为镁条在空气中燃烧的产物之一，其与水反应可生成气体C，D为无色气体，在空气中可变成红棕色，C与HCl气体反应生成E时产生大量白烟，则B的化学式为，由C转化为D的化学方程式为，上述反应中属于氧化还原反应的有。
（2）若A为生活中常见的金属单质，B为A与盐酸反应的产物，C可通过单质间的化合反应制得，加热蒸干并灼烧C的溶液可得到红棕色的D，将C滴入沸水中可得E的胶体，则由B转化为C的离子方程式为，加热蒸干并灼烧C的溶液可得D的原因是。
【答案】
（1）Mg3N24NH3+5O2
4NO+6H2O①②③⑤
（2）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
FeCl3水解吸热，且水解产物HCl易挥发，从而彻底水解生成Fe（OH）3，灼烧时分解生成Fe2O3。
【解析】
试题分析：
（1）镁条在空气中燃烧的主要产物有氧化镁和氮化镁，因B可与水反应生成气体C，所以A为N2，B为Mg3N2，C为NH3，D在空气中由无色变红棕色，故D为NO，NH3与HCl气体反应生成NH4Cl时产生大量白烟，所以E为NH4Cl。
根据反应过程中是否存在元素化合价变化，可判断出氧化还原反应有①②③⑤。
（2）由C可通过单质间的化合反应制得，加热蒸干并灼烧C的溶液可得到红棕色的D，且B为A与盐酸反应的产物，可判断A为Fe，B为FeCl2，C为FeCl3，D为Fe2O3，E为Fe（OH）3。
考点：
元素化合物
2．X、Y、Z三种物质有如下的所示关系；
（1）根据上述转化关系，推断下列物质的化学式：
X_________，Y_________，Z_________，试剂甲_________，试剂乙_________。
（2）写出上述①~⑤步反应的离子方程式：
①____________________________；②__________________________；
③__________________________；④_________________________；
⑤___________________________。
【答案】MgSO4Mg（OH）2MgCl2BaCl2AgNO3Ba2++2H+=BaSO4↓Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓Mg（OH）2+2H+=Mg2++2H2OAg++Cl-=AgCl↓Ba2++2H+=BaSO4↓
【解析】
【分析】
X与稀盐酸不反应，且与硝酸钡反应生成硝酸镁，则X为MgSO4等，由转化关系可知，Y为Mg（OH）2、Z为MgCl2，试剂甲为BaCl2、试剂乙为AgNO3。
【详解】
（1）X与稀盐酸不反应，且与硝酸钡反应生成硝酸镁，则X为MgSO4等，由转化关系可知，Y为Mg（OH）2、Z为MgCl2，试剂甲为BaCl2、试剂乙为AgNO3；
（2）反应的离子方程式为：
①Ba2++SO═BaSO4↓；反应②的离子方程式为：
Mg2++2OH-═Mg（OH）2↓；反应③的离子方程式为：
Mg（OH）2+2H+═Mg2++2H2O；反应 发离子方程式为：
④Ag++Cl-═AgCl↓；反应⑤发离子方程式为：
Ba2++SO═BaSO4↓。
3．已知A、B、C为常见的单质，在一定条件下相互转化的关系如图：
（1）若常温下，A、B均为气体，C为红色固体，E为黑色固体，则E的化学式为__________，写出A+E→D的化学反应方程式__________________________。
（2）若常温下B、C均为气体，A为金属单质，D为黑色晶体，则E的电子式为_____________，写出A+E→D的化学反应方程式_____________________。
（3）若常温下B为气体，C为黑色固体，则构成金属A的原子结构示意图为____________，写出A+E→D的化学反应方程式___________________________。
【答案】CuOCuO+H2
Cu+H2O
3Fe+4H2O
Fe3O4+4H2
2Mg+CO2
2MgO+C
【解析】
【详解】
（1）若常温下，A、B均为气体，C为红色固体，E为黑色固体，则A-E分别为氢气、氧气、铜、水、氧化铜，氢气与氧化铜加热时反应生成铜和水；
（2）若常温下B、C均为气体，A为金属单质，D为黑色晶体，则A-E分别为铁、氧气、氢气、四氧化三铁、水；铁与水蒸气加热时反应生成四氧化三铁和氢气；
（3）若常温下B为气体，C为黑色固体，则A-E分别为Mg、氧气、C、MgO、二氧化碳，镁与二氧化碳反应生成氧化镁和碳；
4．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。
5．在人类社会的发展进程中，金属起着重要的作用。
（1）以下有关金属单质的叙述正确的是_______。
A．金属钠非常活泼，在实验室中保存在石蜡油或煤油中
B．用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热，可观察到铝箔熔化，并有熔融物滴下
C．铁单质与水蒸气反应的化学方程式为2Fe+3H2O（g）=Fe2O3+3H2
（2）把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀，在所得的浊液中逐滴加入1mol·L－1HCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如下图所示，试回答：
①A点的沉淀物的化学式为________；B点的沉淀物的化学式为________________________；写出A→B段发生反应的离子方程式_____________________________。
②原混合物中MgCl2的质量是________g，AlCl3的质量是________g，NaOH的质量是________g。
③Q点HCl溶液加入量是________mL。
【答案】AMg（OH）2Mg（OH）2和Al（OH）3AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓1.902.675.20130
【解析】
【分析】
把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀，在所得的浊液中逐滴加入1mol·L－1HCl溶液，前10毫升盐酸反应时沉淀量不变，说明盐酸和氢氧化钠反应，则白色沉淀为氢氧化镁沉淀，再加入盐酸产生沉淀，是偏铝酸钠和盐酸反应生成氢氧化铝沉淀，再加入盐酸，氢氧化镁和氢氧化铝沉淀全部溶解。
据此解答。
【详解】
（1）A.金属钠非常活泼，容易和水或氧气反应，在实验室中保存在石蜡油或煤油中，故正确；B.用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热，可观察到铝箔熔化，外面有氧化铝薄膜包着，不会滴下，故错误；C.铁单质与水蒸气反应的化学方程式为2Fe+4H2O（g）
Fe3O4+4H2，故错误。
故选A；
（2）①先加入的盐酸和氢氧化钠反应，说明白色沉淀为Mg（OH）2，再加入盐酸，又产生了氢氧化铝沉淀，所以B点为Mg（OH）2和Al（OH）3；A到B的离子方程式为：
AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓；
②氢氧化镁沉淀的质量为1.16克，即0.02mol氢氧化镁，则对应的氯化镁的物质的量为0.02mol，质量为0.02mol×95g/mol=1.90g，根据AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓分析，反应消耗的盐酸的物质的量为1mol/L×（30-10）×10-3L=0.02mol，则氯化铝的物质的量为0.002mol质量为0.02mol×133.5g/mol=2.67g，氢氧化钠的物质的量为0.02×2+0.02×4+1×0.01=0.13mol，则质量为0.13mol×40g/mol=5.20g；
③Q点HCl溶液可以看成就是将原来的氢氧化钠反应生成氯化钠，故根据0.13mol氢氧化钠计算，盐酸的物质的量为0.13mol，体积为
=130mL。
【点睛】
掌握混合溶液中的反应顺序是关键，注意氢氧化钠和氯化镁、氯化铝反应后的混合溶液中与盐酸反应不产生沉淀，说明含有氢氧化钠，则另外存在的是氢氧化镁和偏铝酸钠，不可能是氢氧化铝。
注意反应最后沉淀完全溶解时溶液含有氯化钠和氯化镁和氯化铝，相当于氢氧化钠和盐酸反应，据此快速计算。
6．实验装置如下图所示。
先关闭K，使A中的反应进行，加热玻璃管C，可观察到C管中发出耀眼白光，产生白烟，管壁上附着有淡黄色物质。
实验完成后，将C管中固体全部加入盐酸中，有臭鸡蛋气味的气体生成。
请回答下列有关问题：
（1）C中全部产物有_________________、_________________、_________________。
（2）本实验先使A中反应进行，再加热C装置，其目的是___________________。
（3）停止实验时，先打开K，再停止滴加浓硫酸，熄灭酒精灯，橡胶气胆B在实验中的作用是___________________。
（4）若无装置B、K，使用普通导管，本实验的尾气吸收装置可以选用上图中装置_______（填写序号，多选扣分）。
（5）C中的Mg应放在不锈钢垫片上而不能直接接触管壁的原因是___________________
【答案】SMgOMgS排净空气（防止Mg和氧气、氮气反应）防止倒吸F、G、H防止Mg和玻璃中的SiO2反应。
【解析】
【详解】
（1）浓硫酸和亚硫酸钠反应生成二氧化硫气体，二氧化硫与Mg反应，生成淡黄色固体S，臭鸡蛋气味的气体为硫化氢，因此二氧化硫与Mg反应产物为MgS．根据元素守恒可知，另外一种产物为氧化镁；
（2）利用A装置生成的气体SO2，排除装置C中的空气，防止Mg与空气中的氧气、氮气反应；
（3）停止实验后，温度降低导致体系内部压强减小，容易发生倒吸，打开K，将空气充入反应反应体系，可平衡容器内外压强，防止倒吸；
（4）若无装置B、K，E、F、G、H中有防倒吸作用的装置是F、G、H；
（5）玻璃中含有SiO2，高温下Mg能与SiO2反应。
7．根据Mg能在CO2中燃烧，某兴趣小组推测Na应该也能在CO2中燃烧，且固体产物可能为C、Na2O和Na2CO3中的两种或三种。
该小组用如下图装置进行了实验探究。
已知PdCl2能被CO还原得到黑色的Pd。
回答下列问题：
（1）为了使反应随开随用，随关随停，上图虚线方框内应选用____装置（填下图字母代号），如何检验所选装置的气密性_____。
（2）装置2中所盛试剂为_______。
A．NaOH溶液B．饱和NaHCO3溶液
C．饱和Na2CO3溶液D．饱和NaCl溶液
（3）检测装置的气密性完好并装好药品后，在点燃酒精灯前应先进行装置1中的反应操作，待观察到_____现象时，再点燃酒精灯，这步操作的目的是________。
（4）由实验现象和进一步的探究得出反应机理。
A．装置6中有黑色沉淀生成；
B．取反应后直玻管中的固体物质23.0g溶于足量的水中，无气泡产生且得到澄清的溶液；将溶液加水稀释配成250mL的溶液；
C．取25.00ml步骤B的溶液，滴加足量BaCl2溶液，将生成的白色沉淀过滤、洗涤、干燥，称量得固体质量为1.97g。
①步骤C中不溶物干燥前必须经过洗涤，如何检验该沉淀是否洗涤干净____。
②该探究得出钠与二氧化碳反应的化学方程式为___________________。
【答案】C关闭弹簧夹，向长颈漏斗中加水，一定时间后静置液面保持不动，说明气密性良好B装置5中出现大量混浊排尽装置中的空气取最后一次洗涤液加入稀H2SO4，不出现浑浊说明沉淀洗涤干净6Na+4CO2
2Na2O+Na2CO3+3CO
【解析】
【详解】
（1）C装置是采用固液分开的设计，打开弹簧夹液体加入反应开始，关闭弹簧夹反应产生气体的压强使固液分开反应停止；检验有多个出口的实验装置的气密性，一般只保留一个封住其它出口进行实验，关闭弹簧夹，向长颈漏斗中加水，一定时间后静置液面保持不动，说明气密性良好；
（2）装置C是用石灰石或大理石与盐酸反应产生二氧化碳，会混有HCl杂质，故2用饱和NaHCO3溶液来除去HCl同时转化为二氧化碳；
（3）CO易燃，混有空气可能会发生爆炸，反应前需先同二氧化碳除去装置中的空气，当观察到5中石灰水变浑浊时认为装置中充满二氧化碳，空气排尽；
（4）检验洗涤是否干净，一般是要取最后次的洗涤液，进行检验可能存在的杂质离子，鉴于洗涤液中离子浓度较低，一般检验比较容易出现现象的离子如硫酸根离子、氯离子等；
根据实验现象知产物物碳单质，无钠剩余，根据碳酸钡的质量计算出
n（Na2CO3）=n（BaCO3）=1.97÷197×10=0.1mol
m（Na2CO3）=0.1×106=10.6g
所以固体中含有氧化钠n（Na2O）=（23.0－10.6）÷62=0.2mol
根据氧化还原反应原理，反应中碳元素化合价下降为+2价CO，方程式为
6Na+4CO2
2Na2O+Na2CO3+3CO
8．镁是一种银白色的碱土金属，镁元素在地壳中的含量约为2．00%，位居第八位，镁及其化合物在研究和生产中具有广泛用途。
请回答下列问题：
（1）氮化镁（Mg3N2）是由氮和镁所组成的无机化合物。
在室温下纯净的氮化镁为黄绿色的粉末，能与水反应，常用作触媒，实验室欲用如图1所示装置和药品制备少量氮化镁。
①A中盛装的是浓氨水，B中可盛装___，二者混合可制取氨气。
②按照气流的方向从左至右连接装置：
a接___、___接___、___接___。
③已知氨气有还原性，能还原氧化铜，生成物之一是空气的主要成分，该反应的化学方程式为____________________。
④如果没有装有无水氯化钙的装置，可能发生反应的化学方程式为____________________。
（2）碳酸镁可用作耐火材料、锅炉和管道的保温材料，以及食品、药品、化妆品、橡胶、墨水等的添加剂。
合成碳酸镁晶须的步骤如下：
步骤1：
配制0．5mol·L－1MgSO4溶液和0．5mol·L－1NH4HCO3溶液。
步骤2：
用量筒量取500mLNH4HCO3溶液于1000mL四口烧瓶中，开启搅拌器，温度控制在50℃。
步骤3：
将250mLMgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中，1min内滴加完毕，然后用氨水调节溶液pH到9．5。
步骤4：
放置1h后，过滤，洗涤。
步骤5：
在40℃的真空干燥箱中干燥10h，得到碳酸镁晶须产品（MgCO3·nH2O，n＝1~5）。
①配制0．5mol·L－1MgSO4溶液500mL，需要的仪器有托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、_____。
②步骤3中加氨水后反应的离子方程式为______________。
测定合成的MgCO3·nH2O中的n值。
称量1．000g碳酸镁晶须，放入图2所示的广口瓶中，加入适量水，滴入稀硫酸与晶须反应，生成的CO2被NaOH溶液吸收，在室温下反应4~5h，后期将温度升到30℃，最后烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定，测得生成CO2的总量；重复上述操作2次。
③图中气球的作用是__________________。
④上述反应后期要升温到30℃，主要目的是________________。
⑤若实验测得1．000g碳酸镁晶须产生CO2的平均物质的量为amol，则n为___（用含a的表达式表示）。
⑥称取100g上述晶须产品进行热重分析，得到的热重曲线如图所示，则合成的晶须中n＝______。
【答案】生石灰或氢氧化钠decbf2NH3+3CuO
N2+3H2O+3CuMg3N2+6H2O
3Mg（OH）2+2NH3↑500mL容量瓶Mg2++HCO3-HCO3-+NH3·H2O+（n-1）H2O
MgCO3·nH2O↓+NH4+暂时储存CO2，有利于CO2被NaOH溶液吸收，且能保持装置中压强相对稳定升高温度气体的溶解度减小，使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全
1
【解析】
【详解】
（1）①浓氨水和生石灰或氢氧化钠固体混合放热，使一水合氨分解生成氨气，故答案为
②根据实验目的及题给装置可知，按照气流的方向从左向右连接装置的顺序为:
a接d，e接c，b接f，故答案为
③氨气有还原性，能还原氧化铜，生成物之一是空气的主要成分氮气，则氨气与氧化铜反应的化学方程式为:
2NH3+3CuO
N2+3H2O+3Cu，故答案为d；e；c；b；f；
④氮化镁能和水发生反应生成氢氧化镁和氨气，化学方程式为：
Mg3N2+6H2O=3Mg（OH）2
+2NH3↑，故答案为Mg3N2+6H2O=3Mg（OH）2+2NH3↑；
（2）①配制0.5mol·L-1MgSO4溶液500mL，除提供的仪器外，还需要的仪器为500mL容量瓶，故答案为500mL容量瓶；
②步骤3中加氨水后反应生成碳酸镁结晶水合物，反应的离子方程式为Mg2++HCO3—+NH3·H2O+（n-1）H2O=MgCO3·nH2O↓+NH4+，故答案为Mg2++HCO3—+NH3·H2O+（n-1）H2O=
MgCO3·nH2O↓+NH4+；
③题图2装置中气球可以暂时储存CO2，有利于CO2被NaOH溶液吸收，且能保持装置中压强相对稳定，故答案为暂时储存CO2，有利于CO2被NaOH溶液吸收，且能保持装置中压强相对稳定；
④题述反应后期将温度升到30℃，是为了使生成的二氧化碳全部逸出，便于其被氢氧化钠溶液完全吸收，从而减小测定产生的误差，故答案为升高温度气体的溶解度减小，使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全；
⑤若实验测得1.000g碳酸镁晶须产生的CO2的平均物质的量为amol，依据碳元素守恒可知，晶须中碳酸镁的物质的量为amol，根据MgCO3·nH2O中碳酸镁和结晶水的物质的量之比为1∶n，得到1∶n=a∶
，得到n=
，故答案为
；
⑥由题图3知400℃时剩余质量为82.3g，这是该晶须失去结晶水后的质量，则有100×
=100-82.3，解得n=1，故答案为1。
【点睛】
本题以氮化镁和碳酸镁的制备为载体，考查对实验装置的理解、元素化合物的性质、实验方案的设计等，解答关键是明确反应原理与各装置作用，掌握常用物质分离提纯方法，注意对题目信息的应用。
9．镁、铝、锌是生活中常见的三种金属，查阅资料获得如下信息：
①镁、铝、锌都是银白色的金属
②锌（Zn）可以与NaOH溶液反应生成H2
③Zn（OH）2为白色固体，难溶于水，可溶于强碱及NH3•H2O
④Zn2+易形成配合物如[Zn（NH3）4]2+，该配合物遇强酸分解生成Zn2+、NH4+
（1）
（1）甲同学取镁铝合金进行定量分析，用图所示装置进行实验，获得如下数据（所有气体体积均已换算成标准状况，忽略滴入液体体积对气体体积的影响）
编号
粉末质量
量气管第一次读数
量气管第二次读数
①
2.0g
10.0mL
346.2mL
②
2.0g
10.0mL
335.0mL
③
2.0g
10.0mL
345.8mL
（2）乙同学取镁铝锌合金设计如下实验方案：
（可用试剂：
样品、pH试纸、稀硫酸、NaOH溶液、氨水）
①试剂Ⅰ是；沉淀B是．
②过程Ⅰ是：
在滤液中逐滴加入，直至生成的沉淀刚好溶解，再加入足量的，过滤．
③沉淀C与氨水反应的离子方程式为．
【答案】①NaOH溶液；Al（OH）3；②稀硫酸；稀氨水；
③Zn（OH）2+4NH3=[Zn（NH3）4]2++2OH﹣；
或Zn（OH）2+4NH3•H2O=[Zn（NH3）4]2++2OH﹣+4H2O．
【解析】
【分析】
【详解】
（2）Wg镁铝锌合金加入稀硫酸溶解生成硫酸镁、硫酸铝溶液、硫酸锌溶液，加入试剂M为过量氢氧化钠溶液，得到沉淀A为Mg（OH）2，滤液为Na2ZnO2，NaAlO2溶液，加入过量稀硫酸得到硫酸铝溶液、硫酸锌溶液，再加入足量氨水溶液得到沉淀B为Al（OH）3，滤液为Zn2+易形成配合物如[Zn（NH3）4]2+，该络合物遇强酸分解生成Zn2+、NH4+，加入适量氢氧化钠溶液得到C为氢氧化锌沉淀；
①上述分析可知，试剂I为氢氧化钠溶液，沉淀B为Al（OH）3；
②操作Ⅰ是：
在滤液中逐滴加入稀硫酸溶液直至生成的沉淀刚好溶解，再加入足量的氨水溶液沉淀铝离子，过滤得到氢氧化铝沉淀．
③Zn（OH）2为白色固体，难溶于水，可溶于强碱及NH3•H2O，沉淀C与氨水反应的离子方程式为Zn（OH）2+4NH3=[Zn（NH3）4]2++2OH﹣；或Zn（OH）2+4NH3•H2O=[Zn（NH3）4]2++2OH﹣+4H2O；
【点评】
本题考查了实验探究物质组成的实验设计，反应过程分析判断，物质提纯的理解应用，主要是混合物分离的方法和物质性质的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．
10．将镁、铝的混合物共0.2mol，溶于200mL4mol·L﹣1的盐酸溶液中，然后再滴加2mol·L﹣1的NaOH溶液。
请回答下列问题：
（1）若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化情况如图所示．当V1=160mL时，则金属粉末中n（Al）=___________mol
（2）0～V1段发生的反应的离子方程式为_____________________________。
（3）若在滴加NaOH溶液的过程中，欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V（NaOH）=_____________mL。
（4）沉淀质量m减小的阶段，反应的离子方程式___________________________________。
【答案】0.08H++OH-=H2O
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