第7讲 铝、镁及其化合物
一、单项选择题
1．把4.6 g Na放入200 mL 0.1 mol/L的AlCl3溶液中，待其充分反应后，下列叙述中错误的是( )。
A．Cl－的浓度几乎不变
B．溶液呈浑浊
C．溶液中几乎不存在Al3＋
D．溶液中存在最多的离子是Na＋
2．认识反应条件对化学反应的影响，对学好化学具有重要意义。下列说法正确的是( )。
A．镁在空气中或纯净氧气中燃烧的产物一定只有MgO
B．钠在敞口容器中长期存放或在空气中燃烧的产物一定是Na2O2
C．四氧化三铁溶解在过量的硝酸中，溶液中含有Fe3＋、Fe2＋
D．三氯化铝和足量的氨水反应一定得到Al(OH)3沉淀
3．(2011年广东惠州调研)以下物质间的每步转化中，不能通过一步反应实现的是( )。
A．Al→Al2O3→Al(OH)3
B．SO2→SO3→H2SO4
C．FeCl2→Fe(OH)2→Fe(OH)3
D．NO→NO2→HNO3
4．相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱的量最多的是( )。
A．Al B．Al(OH)3
C．AlCl3 D．Al2O3
5．美、德两国成功合成具有化学特性的氢铝化合物(AlH3)n，关于氢铝化合物的推测不正确的是( )。
A．氢铝化合物与水反应生成氢氧化铝和氢气
B．氢铝化合物中铝显＋3价，氢显－1价
C．铝与水蒸气高温下反应生成氢铝化合物
D．氢铝化合物具有强还原性
6．(2011年广东梅州检测)已知Mg(OH)2和Al(OH)3都是工业上常用的阻燃剂，它们的热化学方程式分别为：
Mg(OH)2(s)===MgO(s)＋H2O(g)
ΔH1＝＋81.5 kJ·mol－1。
Al(OH)3(s)===Al2O3(s)＋H2O(g)
ΔH2＝＋87.7 kJ·mol－1。
则下列说法中正确的是( )。
A．Mg(OH)2和Al(OH)3都是不溶于水的物质，所以可作工业阻燃剂
B．等质量Mg(OH)2和Al(OH)3相比，Al(OH)3的阻燃效果较好
C．由Mg(OH)2的碱性比Al(OH)3强，可推断金属性Mg比Al强
D．Mg(OH)2和Al(OH)3作工业阻燃剂与它们的分解产物都是耐高温材料无关
7．在前一种分散系中慢慢滴加后一种试剂，能观察到先生成沉淀后变澄清的是( )。
①氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液；②偏铝酸钠溶液中加盐酸；③氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液；④氯化铝溶液中滴加氨水；⑤硝酸银溶液中滴加氨水。
A．①②⑤ B．②③④
C．①②④⑤ D．③④⑤
8．(2010年广东深圳模拟)2007年4月，广、深两地接连发生化学品爆炸事故。广州化工厂仓库着火是在搬运桶装亚氯酸钠的过程中引起的；深圳化工厂的爆炸事件是由于仓库渗水，金属镁粉接触水后起火，并随后引燃废料房内的废油引发的。据此，下列说法正确的是( )。
A．亚氯酸钠属于易燃易爆的物质，搬运时应轻装轻卸，切勿猛烈撞击
B．上述两起火灾都可以用水或沙土扑灭
C．金属镁粉活性很强，其还原性比镁条强
D．由于镁粉与石油不能直接反应，故可以放在一起保存
二、双项选择题
9．用坩埚钳夹住一小块刚用酸充分处理过的铝箔，在酒精灯上加热至熔化，发现熔化的铝并不滴落。下列关于上述实验现象的解释正确的是( )。
A．火焰温度太低不能使铝燃烧
B．铝在空气中能很快形成氧化膜
C．氧化铝的熔点比铝的熔点高
D．用酸处理时未能将氧化铝溶解
10．(2011年广东广州检测)下列说法错误的是( )。
A．铜不能被稀硫酸氧化，但在加热时能被浓硫酸氧化
B．铝和铁在浓硫酸和浓硝酸中被钝化，在稀硫酸和稀硝酸中则置换出H2
C．钠、镁、铝的单质在空气中放置均可与O2反应
D．钠在空气中燃烧时先熔化，再燃烧，最后所得的产物是Na2O
11．(2011年广东惠州调研)将一定量的金属铁、铝分别和同体积同浓度的盐酸充分反应，同温同压下，产生相同体积的H2，则( Fe－56，Al－27)( )。
A．参加反应的金属质量相等
B．消耗两种金属的物质的量相同
C．反应中电子转移的电子总数相等
D．消耗铁、铝的质量比为56∶18
三、非选择题
12．某校化学兴趣小组用如图K2－7－1所示过程除去AlCl3中含有的Mg2＋、K＋等杂质离子，并尽可能减少AlCl3的损失。请回答下列问题：
图K2－7－1
(1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时，溶液中发生反应的离子方程式：______________________、____________________、______________________。氢氧化钠溶液能否用氨水代替，为什么？______________________________________________________。
(2)溶液a中存在的离子有____________；在溶液a中加入盐酸时需控制溶液的pH，为什么？________________________；为此，改进方法是______________。
13．广东省有着丰富的海洋资源。海水提取食盐和Br2以后的盐卤可以用来制备纯净的MgCl2或MgO，并用来冶炼Mg。盐卤中含有Mg2＋、Cl－，还含有少量Na＋、Fe2＋、Fe3＋、SO等。制备流程如图K2－7－2所示：
图K2－7－2
生成氢氧化物沉淀的pH
物质
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Fe(OH)3
2.7
3.7
Fe(OH)2
7.6
9.8 Ω
Mg(OH)2
10.4
12.4
Ω注：Fe2＋氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去
(1)实验室进行蒸发浓缩，用到的主要仪器有______、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。
(2)滤渣Ⅰ的成分是__________________(写化学式)；滤液Ⅱ中所含主要的杂质离子是______(写离子符号)，实验室检验该离子的实验方法是________________。
(3)加入NaClO的作用是__________________________________；在充分搅拌下加入NaOH溶液以调节溶液的pH达到除杂目的，理论上可选用pH的最大区间为____________________。
(4)用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O时，能得到无水MgCl2。若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出生成Mg(OH)Cl的化学反应方程式：________________________________________________
________________________________________________________________________。
14．从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：
图K2－7－3
请回答下列问题：
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为：______________________________。
(2)流程乙加入烧碱后生成SiO的离子方程式为：________________________________。
(3)验证滤液B含Fe3＋，可取少量滤液并加入________(填试剂名称)。
(4)滤液E、K中溶质的主要成分是________(填化学式)，写出该溶质的一种用途________________________________________________________________________。
(5)已知298 K时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱至达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2＋)＝________________。
第7讲 铝、镁及其化合物
1．B 解析：n(Na)＝n(OH－)＝0.2 mol，n(Al3＋)＝0.02 mol，由Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O可知OH－过量，Al元素以AlO的形式存在，溶液中几乎不存在Al3＋。
2．D 解析：Mg在空气中燃烧可与O2、N2、CO2等反应，其产物有MgO、Mg3N2、C等；Na长时间存放最终生成Na2CO3，在空气中燃烧生成Na2O2；Fe3O4与过量HNO3反应时，由于HNO3具有强氧化性，能将＋2价铁全部氧化为Fe3＋。
3．A 解析：Al2O3不能和水反应生成Al(OH)3，在酸性条件下生成Al3＋，碱性条件下则生成AlO，故无法从Al2O3一步生成Al(OH)3。
4．A 解析：根据化学反应物质的量关系，A：1 mol Al～1 mol NaOH，B：1 mol Al(OH)3～1 mol NaOH，C：1 mol AlCl3～4 mol NaOH，D：1 mol Al2O3～2 mol NaOH。若消耗4 mol NaOH，需要m(Al)＝4 mol×27 g·mol－1＝108 g，需要m[Al(OH)3]＝78 g·mol－1×4 mol＝312 g，需要m(AlCl3)＝1 mol×133.5 g·mol－1＝133.5 g，需要m(Al2O3)＝2 mol×102 g·mol－1＝204 g。由以上判断可知，相同质量时Al消耗NaOH最多。
5．C 解析：由化合物中元素正负化合价代数和为零，并结合H、Al原子结构特点可知氢铝化合物中Al为＋3价、H为－1价；该化合物中H元素处于最低价态，具有强还原性，可与水发生氧化还原反应生成氢气，同时生成氢氧化铝。
6．C 解析：分析给出的热化学方程式，易知Mg(OH)2和Al(OH)3作为工业上常用的阻燃剂是因为其受热分解吸收大量热，起到降温作用，产生的水蒸气可以隔绝空气，A错误；每克Mg(OH)2和Al(OH)3分解吸收的热量分别为1.4 kJ和1.1 kJ，故Mg(OH)2的阻燃性能更好，B错误；二者分解的产物MgO和Al2O3都是耐高温材料，可以起到阻燃作用，D错误。
7．A 解析：①氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，先产生白色沉淀，沉淀先逐渐增多，最后慢慢消失；②偏铝酸钠溶液中加盐酸，先生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝再与盐酸生成可溶的氯化铝；③氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液，要滴到一定量后才能产生沉淀；④氯化铝溶液中滴加氨水，产生白色沉淀但不溶解；⑤硝酸银溶液中滴加氨水，先生成白色沉淀，最后生成Ag(NH3)2OH变成无色溶液。
8．A 解析：金属镁着火不能用水来灭，因为反应可生成氢气，B项错误；镁粉与镁条的成分相同，所以还原性相同，但镁粉与物质反应时由于接触面积大而剧烈，C项错误；保存镁时不能与易燃物放在一起，D项错误。
9．BC 解析：铝在空气中能很快形成氧化膜，氧化铝的熔点比铝的熔点高，形成一个“兜子”使铝熔化而不滴落。
10．BD 解析：稀硝酸是氧化性酸，金属与稀硝酸不能放出H2；钠在空气中燃烧并熔化，最后的产物是Na2O2。
11．CD 解析：生成的氢气体积相同，即转移电子总数相等，且有关系式：3Fe～3H2～2Al，消耗铁和铝的物质的量之比为3∶2，质量比为(3×56)∶(2×27)＝56∶18，故选CD。
12．(1)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
不能，因为Al(OH)3不能溶于过量的氨水中，不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开
(2)K＋、Cl－、Na＋、AlO 因为Al(OH)3能溶于强酸，所以需控制pH，防止部分Al(OH)3溶解在a溶液中 通入过量CO2气体
解析：(1)加入足量氢氧化钠溶液，Mg2＋可与OH－反应生成Mg(OH)2沉淀，Al3＋与OH－反应生成NaAlO2和H2O；氢氧化钠溶液不能用氨水代替，因为在Al3＋与氨水反应生成Al(OH)3后，Al(OH)3不能与氨水继续反应，从而不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开；(2)加入氢氧化钠溶液后除去了Mg2＋，但又引入了Na＋，同时Al3＋转化成了AlO；因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀时需要控制溶液的pH，以防止部分Al(OH)3溶解；氢氧化铝只能与强碱或强酸反应，因此，可在溶液a中通入过量二氧化碳气体。
13．(1)蒸发皿 (2)Fe(OH)3、CaSO4 Na＋ 焰色反应
(3)将Fe2＋氧化为Fe3＋，并形成Fe(OH)3
3．7≤pH＜10.4(或3.7＜pH＜10.4，或3.7～10.4)
(4)MgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O↑
解析：(1)蒸发用到的主要仪器还应有蒸发皿。
(2)由盐卤中含有Mg2＋、Cl－(少量Na＋、Fe2＋、Fe3＋、SO)等制备纯净的MgCl2，流程中加入NaClO、NaOH、 CaCl2，NaClO氧化Fe2＋生成Fe3＋，Fe3＋与NaOH反应生成Fe(OH)3，Ca2＋与SO生成CaSO4，所以滤渣Ⅰ为Fe(OH)3、 CaSO4。滤液Ⅱ中所含主要的杂质离子是Na＋，让Fe3＋沉淀而不让Mg2＋沉淀，pH在3.7＜pH＜10.4。
14．(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
(3)硫氰化钾(或苯酚溶液等，合理答案均可)
(4)NaHCO3 制纯碱(或作发酵粉等，合理答案均可)
(5)5.6×10－10 mol·L－1
解析： 流程甲为：
流程乙为：
则滤液E、K中溶质主要成分是NaHCO3，该物质可用于作发酵粉、制纯碱等。
由Mg(OH)2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12＝c2(OH－)·c(Mg2＋)可推知：c(Mg2＋)＝ mol·L－1＝5.6×10－10 mol·L－1。
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