苏教版高中化学 镁铝及其重要化合物之间的转化和化工流程的融合 名师精编练习题.docx

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苏教版高中化学镁铝及其重要化合物之间的转化和化工流程的融合名师精编练习题

镁铝及其重要化合物之间的转化和化工流程的融合

1.被称为“国防金属”的镁,60%来自海洋，从海水中提取镁的正确方法是（　　）

A．海水

Mg（OH）2

Mg

B．海水

MgCl2溶液―→MgCl2（熔融）

MgC．海水

Mg（OH）2

MgO

Mg

D．海水

Mg（OH）2

MgCl2溶液―→MgCl2（熔融）

Mg

2.从海水中提取镁的工艺流程如图所示：

下列说法错误的是（　　）A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富

B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水

D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应

3.下列各组物质，不能按

（“―→”表示反应一步完成）关系转化的是（　　）

4.铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质，如图所示：

下列说法错误的是（　　）A．反应①又称铝热反应，可用于野外焊接铁轨

B．反应②、③都有氢气生成，产生等量的氢气时转移的电子数相等C．常用反应⑥制备Al（OH）3，方法是向A12（SO4）3溶液中滴加足量的NaOH溶液

D．工业上用反应⑦制备铝时，常加入冰晶石以降低氧化铝的熔融温度

5.铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝：

③

④

下列说法中错误的是（　　）A．①②中除加试剂外，还需要进行过滤操作

B．a、b中铝元素的化合价相同C．③中需要通入过量的氨气

D．④进行的操作是加热，而且d一定是氧化铝

6.工业上用某种氧化铝矿石（含Fe2O3杂质）为原料冶炼铝的工艺流程如下：

对上述流程中的判断正确的是（　　）A．试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物

B．CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替C．反应Ⅱ中的离子方程式为CO2＋AlO

＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低

7.氯离子插层镁铝水滑石[Mg2Al（OH）6Cl·xH2O]是一种新型离子交换材料，其在高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。

现用下图装置进行实验确定其化学式（固定装置略去）。

（1）Mg2Al（OH）6Cl·xH2O热分解的化学方程式为________________________________

________________________________________________________________________。

（2）若只通过测定装置C、D的增重来确定x，则装置的连接顺序为________________（按气流方向，用接口字母表示），其中C的作用是___________________________________________。

装置连接后，首先要进行的操作的名称是________________。

（3）加热前先通N2排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后，再持续通入N2的作用是________、________等。

（4）完全分解后测得C增重3.65g，D增重9.90g，则x＝________。

若取消冷却玻管B后进行实验，测定的x值将________（填“偏高”或“偏低”）。

（5）上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成

[Mg2Al（OH）6Cl1－2y·（CO3）y·zH2O]，该生成物能发生类似的热分解反应。

现以此物质为样品，用

（2）中连接的装置和试剂进行实验测定z，除测定D的增重外，至少还需测定________。

8.七铝十二钙（12CaO·7Al2O3）是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3）和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：

（1）煅粉主要含MgO和________，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若溶液Ⅰ中c（Mg2＋）小于5×10－6mol·L－1，则滤液pH大于________[Mg（OH）2的Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3，原因是____________________________________。

（2）滤液Ⅰ中的阴离子有________（忽略杂质成分的影响）；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会生成________，从而导致CaCO3产率降低。

（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为

________________________________________________________________________。

（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为

________________________________________________________________________。

（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl

和Al2Cl

两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为____________________________。

9.氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。

硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。

以菱镁矿（主要成分为MgCO3，含少量FeCO3）为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

（1）MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为___________________________________________。

（2）加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为______________________________________。

（3）滤渣2的成分是____________（填化学式）。

（4）煅烧过程存在以下反应：

2MgSO4＋C

2MgO＋2SO2↑＋CO2↑

MgSO4＋C

MgO＋SO2↑＋CO↑

MgSO4＋3C

MgO＋S↑＋3CO↑

利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。

①D中收集的气体可以是________（填化学式）。

②B中盛放的溶液可以是________（填字母）。

a．NaOH溶液b．Na2CO3溶液

c．稀硝酸d．KMnO4溶液

③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为＋4，写出该反应的离子方程是：

__________________________________________________________

________________________________________________________________________。

10.铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态的形式存在于氧化铝中。

铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。

根据Al2O3、SiO2、Fe2O3的性质特点，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案，根据对Al2O3提纯流程的理解回答下列问题：

方案一：

碱溶法

（1）写出①、③两步骤中可能发生反应的离子方程式______________________________

________________________________________________________________________。

（2）步骤③中不用盐酸（或H2SO4）酸化的理由是_________________________________

________________________________________________________________________。

（3）步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有________杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

方案二：

酸溶法

（4）写出①、②中可能发生反应的离子方程式__________________________________

________________________________________________________________________。

（5）步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：

______________________________________

________________________________________________________________________。

11.某混合物甲中含有明矾[KAl（SO4）2]、Al2O3和Fe2O3。

在一定条件下由甲可实现下图所示的物质之间的转化：

请回答下列问题：

（1）写出A、B、D的化学式：

A__________，B__________，D__________。

（2）试剂a最好选用________（选填A、B、C、D）。

A．NaOH溶液B．稀盐酸

C．二氧化碳D．氨水

（3）写出反应①的离子方程式：

____________________________________________________。

（4）固体E可以作为复合性的化学肥料，E中所含物质的化学式为

________________________________________________________________________。

12.工业上通常以铝土矿（主要成分为Al2O3，含有少量Fe2O3、SiO2等杂质）为原料制备无水氯化铝：

2Al2O3＋6Cl2

4AlCl3＋3O2。

回答以下问题：

（1）画出Al的原子结构示意图________________；氯元素在元素周期表第________周期________族。

（2）为促进反应的进行，实际生产中需加入焦炭，其原因是______________________________。

（3）加入焦炭后的化学反应可表示为Al2O3＋C＋Cl2

AlCl3＋X↑，设计实验确定气体X的成分：

________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________。

（4）在提纯AlCl3粗产品时，需加入少量铝粉，可使熔点较低的FeCl3转化为熔点较高的FeCl2，从而避免在AlCl3中混入铁的氯化物。

该反应的化学方程式为_________________________。

（5）以铝土矿为原料可以通过以下途径提纯氧化铝：

Al2O3

①写出滤液甲中溶质的化学式____________________________________________________。

②写出滤液乙中加入过量氨水得到Al（OH）3的离子方程式____________________________。

13.铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石（Na3AlF6）混合熔融电解制得。

①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。

从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：

②以萤石（CaF2）和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：

回答下列问题：

（1）写出反应1的化学方程式________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为

________________________________________________________________________。

（3）E可作为建筑材料，化合物C是________，写出由D制备冰晶石的化学方程式

________________________________________________________________________。

（4）电解法制铝的化学方程式是______________________________________________，

以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是________________________________。

14.铝是应用广泛的金属。

以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下：

注：

SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为___________________________________。

（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________（填“增大”、“不变”或“减小”）。

（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_____________________________________________。

（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。

阳极的电极反应式为________，阴极产生的物质A的化学式为________。

（5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。

在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_________________________________________________。

答案解析

1.【答案】D

【解析】

2.【答案】B

【解析】海水中含有大量的镁，A项正确；电解MgCl2时，阳极产生Cl2，B项错误；加热脱水过程中Mg2＋能水解生成Mg（OH）2，为防止Mg2＋水解，应在HCl气体氛围中脱水，C项正确；①、③、⑥分别为化合反应、复分解反应、分解反应，D项正确。

3.【答案】C

【解析】由Al不能一步到Al（OH）3。

4.【答案】C

【解析】A正确，铝热反应指Al与金属氧化物间的置换反应，因反应剧烈放热，生成熔融的铁水，可用于野外焊接铁轨；B正确，Al具有两性，既能与酸反应又能与碱反应，根据化合价的变化，产生等量的氢气时转移的电子数相等；C错误，Al（OH）3具有两性，因此制备时不使用强酸强碱，用Al2（SO4）3溶液制备Al（OH）3沉淀应选用氨水；D正确，Al2O3熔点高，电解时要耗费更多的能源，加入冰晶石与氧化铝形成共熔物，可降低氧化铝的熔融温度。

5.【答案】C

【解析】反应①后的体系中含有固体二氧化硅，需要过滤除去，反应②后的体系中含有氢氧化铁沉淀，需要过滤除去，A正确；a、b中Al元素分别以AlCl3和NaAlO2形式存在，其中铝的化合价都是＋3价，B正确；由NaAlO2制备氢氧化铝需要通入过量二氧化碳，C错误；由氢氧化铝制备氧化铝，加热即可，D正确。

6.【答案】C

【解析】A项，试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解；B项，若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al（OH）3会溶解，不能保证生成Al（OH）3沉淀；D项，因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al。

7.【答案】

（1）2[Mg2Al（OH）6Cl·xH2O]

4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋（5＋2x）H2O↑

（2）a—e—d—b　吸收HCl气体　检查气密性

（3）将分解产生的气体全部带入装置C、D中完全吸收　防止产生倒吸（合理答案均给分）

（4）3　偏低

（5）装置C的增重及样品质量（样品质量及样品分解后残余物质量或装置C的增重及样品分解后残余物质量）

【解析】

（1）由已知确定反应物、生成物，条件是高温。

2[Mg2Al（OH）6Cl·xH2O]

4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋（5＋2x）H2O↑

由原子守恒配平，先Al2O3、MgO、HCl，后由O配平H2O的化学计量数（5＋2x）。

（2）C中NaOH吸收HCl，D中浓H2SO4吸收H2O，故先通入D（浓H2SO4），再通入NaOH溶液，反之先通入NaOH溶液又带出水蒸气，使结果不准，故连接顺序为a、e、d、b。

（3）连接装置后，首先检查装置气密性，持续通入N2，可将整套装置中产生的气体全部赶入C、D，同时又避免产生倒吸现象。

（4）C增重为吸收的HCl，

n（HCl）＝

＝0.1mol。

D增重为吸收的H2O，n（H2O）＝

＝0.55mol。

根据化学方程式关系可得2HCl～（5＋2x）H2O，即

2∶（5＋2x）＝0.1mol∶0.55mol

x＝3

若取消冷却玻管B后进行实验，气体温度过高将损失水蒸气，使测定结果偏低。

（5）至少还需测定装置C的增重和样品的质量等。

8.【答案】

（1）CaO　11　加入（NH4）2SO4会生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少

（2）NO

和OH－　Ca（HCO3）2　（3）2OH－＋Al2O3===2AlO

＋H2O　（4）2Al＋6H2O

2Al（OH）3↓＋3H2↑　（5）Al－3e－＋7AlCl

===4Al2Cl

【解析】

（1）白云石高温煅烧，CaCO3和MgCO3受热分解生成CaO和MgO，煅粉主要含有CaO和MgO。

若溶液Ⅰ中c（Mg2＋）小于5×10－6mol·L－1，根据Ksp＝c（Mg2＋）·c2（OH－）得：

c（OH－）＞

＝

mol·L－1＝1×10－3mol·L－1，c（H＋）＜

＝

1×10－11mol·L－1，即pH＞11。

若用（NH4）2SO4代替NH4NO3，则（NH4）2SO4会与CaO反应生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少。

（2）煅粉的主要成分是CaO和MgO，加入适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，由于镁化合物几乎不溶，则溶液中溶质主要为生成的Ca（NO3）2和Ca（OH）2，故滤液Ⅰ中的主要阴离子为NO

和OH－。

由于滤液Ⅰ的pH大于11，溶液中含有Ca（NO3）2和少量的NH4NO3与Ca（OH）2，若仅通入CO2会生成Ca（HCO3）2，从而导致CaCO3产率降低。

（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为2OH－＋Al2O3===2AlO

＋H2O。

（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式2Al＋6H2O

2Al（OH）3↓＋3H2↑。

（5）由题意可知，放电时负极Al失去电子与AlCl

结合生成Al2Cl

，其电极反应式为Al－3e－＋7AlCl

===4Al2Cl

。

9.【答案】

（1）MgCO3＋2H＋===Mg2＋＋CO2↑＋H2O

（2）2FeSO4＋H2O2＋H2SO4===Fe2（SO4）3＋2H2O

（3）Fe（OH）3

（4）①CO　②d　③3S＋6OH－

2S2－＋SO

＋3H2O

【解析】本题要读懂以菱镁矿（主要成分为MgCO3，含少量FeCO3）为原料制备高纯氧化镁的实验流程，包括每一个流程发生的反应。

向菱镁矿中加入稀硫酸，FeCO3、MgCO3均会反应，生成FeSO4和MgSO4，过滤除去不与硫酸反应的杂质，再加入H2O2，目的是将FeSO4氧化成Fe2（SO4）3，加入氨水调节pH≈4，将Fe3＋变成Fe（OH）3沉淀，得到滤渣2从而除去，之后将MgSO4溶液蒸干得到MgSO4固体，再用木炭还原法制备高纯氧化镁。

第（4）问，根据给出的信息，木炭给出的信息，木炭还原法制备高纯氧化镁（800℃）产生的气体主要有S、SO2、CO、CO2。

按照题目的要求分步吸收或收集。

将高温下的混合气体先通过A冷凝S变成固体，再通过B吸收SO2，B中的溶液只能吸收SO2，所以可以是溴水、酸性高锰酸钾溶液等，但是不能是NaOH溶液，再通过C吸收CO2，C中的溶液最好选用NaOH溶液，D中用排水法收集CO。

S与热的NaOH溶液反应，而且只有S的化合价发生变化，这是一个歧化反应，根据氧化还原反应的规律，即可写出化学方程式。

10.【答案】

（1）①Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O，SiO2＋2OH－===SiO

＋H2O

③AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

，SiO

＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO

（2）因为AlO

与酸反应生成的Al（OH）3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛，经济效益好

（3）SiO2　由于SiO2的熔点很高，在加热到1000℃左右时不会熔化，因而不影响铝的纯度

（4）①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O

②Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓

（5）Al（OH）3只能溶于强碱，不能溶于氨水，用氨水不能将Fe（OH）3和Al（OH）3分离

【解析】

11.【答案】

（1）Al　Al2O3　O2　

（2）D

（3）AlO

＋2H2O＋CO2===Al（OH）3↓＋HCO

（4）K2SO4、（NH4）2SO4

【解析】根据已知信息中甲的成分，可以推断B为氧化铝，因此反应②是通过电解而得到D（氧气）和A（单质铝）。

甲加入水得到的溶液为明矾溶液，溶液中含有Al3＋、K＋和SO

，甲加入水得到的沉淀为氧化铝、氧化铁的混合物，再加入氢氧化钠，则氧化铝溶解，再通入二氧化碳可以得到氢氧化铝沉淀。

试剂a应该为氨水，如果加入的试剂a是氢氧化钠溶液，则加入的量不好把握，由此可推知E为硫酸钾、硫酸铵的混合物。

12.【答案】

（1）

　三　ⅦA　

（2）C与O2反应，有利于反应正向进行　（3）气体X可能为CO、CO2或两者的混合物。

将生成气体依次通过澄清石灰水、浓硫酸、灼热的CuO粉末，如溶液变浑浊，则X中存在CO2，如黑色CuO粉末变成红色粉末，则X中存在CO

（4）Al＋3FeCl3

AlCl3＋3FeCl2

（5）①NaAlO2、Na2SiO3、NaOH（写出NaAlO2、Na2SiO3即可）

②Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

【解析】

（1）Al核外有13个电子，分三层排布，位于第三周期第ⅢA族；

（2）2Al2O3＋6Cl2===4AlCl3＋3O2则加入焦炭与氧气反应使平衡右移；（3）依据原子守恒可知X可能是CO、CO2或两者的混合物；（4）Al＋3FeCl3

AlCl3＋3FeCl2；（5）由于铝土矿含Al2O3、Fe2O3、SiO2，所以滤液甲中溶质为NaAlO2、Na2SiO3、NaOH。

13.【答案】

（1）2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O

（2）CaSiO3　2AlO

＋CO2＋3H2O===2Al（OH）3↓＋CO

[或AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

]

（3）浓H2SO4　12HF＋3Na2CO3＋2Al（OH）3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O

（4）2Al2O3

4