第23练　镁、铝及其化合物 课时作业（含解析）2026届高三化学一轮总复习

第23练　镁、铝及其化合物
一、 单项选择题
1. (2024·徐州四模)镁、铝都是较活泼的金属，下列描述中正确的是(　　)
A. 铝热剂是镁条、铝粉和氧化铁的混合物
B. 镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应
C. 镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应，铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化还原反应
D. 高温下，镁、铝在空气中都有抗腐蚀性
2. 某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)
A. 将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探究Mg的活泼性
B. 将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C. 将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D. 将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
3. 以菱镁矿(主要成分是MgCO3，含有少量FeCO3)为原料制取高纯氧化镁需要经历酸浸、调pH、过滤、灼烧等操作。下列实验装置和原理能达到实验目的的是(　　)
A. 用装置甲配制稀硫酸 B. 用装置乙测溶液的pH
C. 用装置丙过滤悬浊液 D. 用装置丁灼烧Mg(OH)2固体
4. (2024·南通一模)室温下，取四根打磨后形状大小相同的镁条，通过下列实验探究镁在溶液中的反应。
实验1：将镁条放入滴有酚酞的蒸馏水中，无明显现象。加热溶液，镁条表面产生气泡，溶液逐渐变红
实验2：将镁条放入滴有酚酞的1 mol·L－1 NH4Cl溶液中，产生气泡，溶液逐渐变红
实验3：将镁条放入滴有酚酞的1 mol·L－1醋酸铵溶液(pH≈7)中，产生气泡，溶液逐渐变红
实验4：将镁条放入滴有酚酞的1 mol·L－1 NaCl溶液中，产生气泡，溶液逐渐变红
基于相应实验现象得出的结论不正确的是(　　)
A. 实验1加热时发生反应的化学方程式为：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
B. 实验2反应后的溶液中存在：c(Cl－)＜2c(Mg2＋)＋c(NH)
C. 实验3产生的气体中可能含有NH3
D. 实验1和实验4表明Cl－对Mg与H2O的反应有催化作用
5. (2024·前黄中学高三下月考)下列物质中可用于净水的盐是(　　)
A. 纯碱 B. 明矾 C. 活性炭 D. 氯水
6. 将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是(　　)
A. 稀硝酸 B. 稀盐酸 C. 硝酸铜 D. 氢氧化钠
7. (2024·连云港五校高三上12月联考)下列通过制取硫酸铝、氢氧化铝，获得氧化铝的装置和原理能达到实验目的的是(　　)
A. B. C. D.
8. (2024·连云港高三上期中)以铝土矿(含Al2O3及少量SiO2和Fe2O3等)为原料提纯Al2O3的过程如图所示。
已知H2CO3电离常数分别为Ka1＝4.4×10－7、Ka2＝4.4×10－11。下列说法正确的是(　　)
A. “碱溶”后进行过滤，滤液中含有的阳离子主要有：H＋、Na＋、Fe3＋
B. 0.1 mol·L－1 NaHCO3溶液中：Kh(HCO)＝2.27×10－4
C. 过滤2所得滤液中存在：c(OH－)>c(H＋)＋c(HCO)＋2c(H2CO3)
D. “沉铝”时反应的离子方程式：[Al(OH)4]－＋HCO===Al(OH)3↓＋CO＋H2O
二、 非选择题
9. 以水氯镁石(主要成分是MgCl2·6H2O)生产碱式碳酸镁[Mga(CO3)b(OH)c·nH2O]的主要流程如下：
(1)溶解时将水氯镁石粉碎的目的是______________。
(2)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成，该过程中发生反应的离子方程式_______________________________。
(3)沉淀镁时反应的温度不宜过高，原因是__________________________________________________。
(4)将上述流程中的滤液浓缩结晶，所得的主要固体物质的化学式为______________。
(5)上述流程中检验“过滤”后碱式碳酸镁洗涤是否干净的操作为
________________________________________________________________________。
(6)高温煅烧碱式碳酸镁得到氧化镁，取碱式碳酸镁4.84 g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00 g和标准状况下二氧化碳0.896 L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式(写出解题过程)。
10. 絮凝剂聚合氯化铝{[Al2(OH)aClb]m，a＝1～5}广泛用于废水处理。由偏铝酸钙[Ca(AlO2)2]制备聚合氯化铝的一种工艺流程如下：
已知：[Al2(OH)aClb]m的絮凝效果可用盐基度(盐基度＝)衡量，当盐基度为0.5时，絮凝效果最佳。
(1)“碱溶”时，化学反应方程式为______________________________________________。
(2)“沉降”时，温度不宜高，主要原因是__________________________________________________________；沉降时通入过量CO2发生的离子方程式为___________________________________________________。
(3)“酸化”时装置如图所示，仪器A的名称为__________，若要使絮凝效果最佳，则b＝__________。
(4)已知溶液pH不同时，钒元素与铝元素存在形式如下表所示，补充完整利用含HV2O、AlO的碱性废水制取聚合氯化铝的实验方案：取适量废水，____________________________________________________，将Al(OH)3沉淀分散在蒸馏水中，向其中滴加一定量的盐酸，得到聚合氯化铝。(实验中须使用的试剂有：0.1 mol·L－1 HCl溶液、5%的H2O2溶液、蒸馏水、AgNO3溶液)
pH ＋4价V ＋5价V ＋3价Al
pH＝5 VO(OH)2沉淀 VO Al(OH)3沉淀
pH＝13 HV2O VO AlO
第23练　镁、铝及其化合物
1. C　解析：在铝热反应中将铝粉和氧化铁的混合物称为铝热剂，镁条的燃烧提供引发反应所需的热量，故A错误；铝既能与酸(非强氧化性酸)又能与强碱反应氢气，则铝能和稀盐酸、稀硫酸、强碱反应，但镁不能与强碱反应，故B错误；镁与二氧化碳点燃条件下能够反应生成氧化镁和碳，铝与氧化铁在高温生成铁和氧化铝，该反应置换反应，也属于氧化还原反应，故C正确；高温下，Mg、铝能与氧气反应生成氧化物，则高温下镁和铝在空气中没有抗腐蚀性，故D错误。故选C。
2. B　解析：浓硫酸溶于水放热，且密度大于水，因此稀释浓硫酸，应将浓硫酸加到水中，而不能将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，A错误；将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀，B正确；过滤时应该用玻璃棒引流，C错误；应将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中，加足量稀盐酸，生成氯化镁。由于氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢，水解吸热，且氯化氢易挥发，所以加热时促进镁离子水解，蒸干得不到无水MgCl2固体，为氢氧化镁固体，D错误。故选B。
3. C　解析：不能在容量瓶中稀释溶液，A错误；测定溶液pH时，不能将pH试纸伸入溶液中，B错误；用装置丙过滤悬浊液，装置及操作均正确，C正确；用试管加热固体时，试管口应略向下倾斜，且灼烧固体应该使用坩埚，D错误。
4. D　解析：加热条件下，Mg与水反应生成Mg(OH)2和H2，Mg(OH)2电离出OH－使溶液呈碱性，能使酚酞变红，A正确；实验2反应后溶液中存在电荷守恒：c(Cl－)＋c(OH－)===2c(Mg2＋)＋c(NH)＋c(H＋)，溶液呈碱性：c(OH－)>c(H＋)，则c(Cl－)＜2c(Mg2＋)＋c(NH)，B正确；实验3中反应后溶液呈碱性，碱性条件下NH与OH－反应生成NH3，C正确；实验1和实验4对比可知，NaCl对Mg与H2O的反应有促进作用，起作用的离子可能是Cl－，也可能是Na＋，D错误。
5. B　解析：纯碱属于盐，但不能用于净水，A错误；明矾属于盐，明矾溶于水电离出的Al3＋能水解生成Al(OH)3胶体，Al(OH)3胶体具有吸附性，能吸附水中悬浮的难溶性杂质沉降净水，可用于净水，B正确；活性炭、氯水均不是盐，C、D错误。
6. C　解析：表面已完全钝化的铝条，覆盖着致密的氧化膜，氧化铝能与酸反应，插入稀HNO3溶液中，发生如下反应：6HNO3＋Al2O3===2Al(NO3)3＋3H2O，故A不符合；根据A分析可知，插入HCl溶液中，发生如下反应：6HCl＋Al2O3===2AlCl3＋3H2O，故B不符合；根据A分析可知，插入Cu(NO3)2溶液中，Cu(NO3)2和Al2O3不反应，故C符合；氧化铝是两性氧化物，插入NaOH溶液中，能发生反应生成偏铝酸钠和水，故D不符合。故选C。
7. D　解析：浓硫酸具有强氧化性，在室温下Al遇浓H2SO4，在金属表面会氧化而产生一层致密的氧化物保护膜，阻止Al与浓硫酸进一步发生反应，即发生钝化现象，因此不能在常温下用铝与浓硫酸混合制取硫酸铝，A错误；向硫酸铝中加入NaOH溶液，当NaOH溶液过量时，过量的NaOH会与生成Al(OH)3反应生成可溶性NaAlO2，而不能得到氢氧化铝，B错误；过滤时为防止液滴飞溅，漏斗的下端要紧贴烧杯内壁，C错误；将固体灼烧使其发生分解反应应在坩埚中加热分解，仪器的使用及操作合理，D正确。故选D。
8. D　解析：由题给流程可知，向铝土矿中加入氢氧化钠溶液碱浸，氧化铝、二氧化硅与氢氧化钠溶液反应转化为偏铝酸钠、硅酸钠，氧化铁与氢氧化钠溶液不反应，过滤得到含有氧化铁的滤渣和含有偏铝酸钠、硅酸钠的滤液；向滤液中加入碳酸氢钠溶液，溶液中偏铝酸根离子与碳酸氢根离子反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸根离子，过滤得到含有硅酸钠、碳酸钠的滤液和氢氧化铝；氢氧化铝灼烧分解生成氧化铝。由分析可知，碱溶后过滤得到的滤液中含有偏铝酸钠、硅酸钠，则滤液中含有的阳离子主要为钠离子，不含有氢离子和铁离子，故A错误；由电离常数可知，碳酸氢根离子的水解常数为Kh＝＝≈2.27×10－8，故B错误；由分析可知，过滤2所得滤液为硅酸钠、碳酸钠的混合溶液，碳酸钠溶液中存在质子守恒关系c(OH－)＝c(H＋)＋c(HCO)＋2c(H2CO3)，故C错误；由分析可知，沉铝发生的反应为溶液中偏铝酸根离子与碳酸氢根离子反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸根离子，反应的离子方程式为[Al(OH)4]－＋HCO===Al(OH)3↓＋CO＋H2O，故D正确。故选D。
9. (1)提高溶解速率
(2)Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH
(3)碳酸氢铵不稳定，加热易分解
(4)NH4Cl
(5)取最后洗涤液少许于试管中，滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，若产生白色沉淀，说明碱式碳酸镁未洗干净，反之则洗净
(6)Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O(过程见解析)
解析：(1)提高溶解速率可将矿石粉碎、充分搅拌或适当升温。
(2)预氨化过程中氯化镁与氨水反应生成氢氧化镁沉淀和氯化铵，则该过程中发生反应的离子方程式Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH。
(3)沉淀镁时用碳酸氢铵，碳酸氢铵不稳定，加热易分解，所以沉淀镁时反应的温度不宜过高。
(4)流程中过滤所得滤液的主要成分为NH4Cl，因此将上述流程中的滤液浓缩结晶，所得的主要固体物质的化学式为NH4Cl。
(5)检验“过滤”后碱式碳酸镁洗涤是否干净，主要是检验最后一次洗涤液里是否含有氯离子，即取最后洗涤液少许于试管中，滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，若产生白色沉淀，说明碱式碳酸镁未洗干净，反之则洗净。
(6)由题意可知，n(CO2)＝＝4.00×10－2 mol，n(MgO)＝＝5.00×10－2 mol，n(H2O)＝＝5.00×10－2 mol，碱式碳酸镁n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝(5.00×10－2)∶(4.00×10－2)：(5.00×10－2)＝5∶4∶5，可知碱式碳酸镁的化学式为Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O。
10. (1)Ca(AlO2)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaAlO2
(2)温度过高二氧化碳在水中的溶解度小　CO2＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋HCO
(3)分液漏斗　3
(4)向废水中加入稍过量的5%的H2O2溶液充分反应，然后用0.1 mol·L－1 HCl溶液调节溶液的pH至5，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀至最后一次洗涤液加入AgNO3溶液不产生白色沉淀
解析：Ca(AlO2)2通过碱浸，发生复分解反应生成CaCO3和NaAlO2，则沉淀Ⅰ主要为CaCO3，可能含有部分Ca(OH)2，向NaAlO2溶液中通入二氧化碳得到Al(OH)3，过滤后用水洗涤然后加入盐酸酸化得到[Al2(OH)aCl6－a]n。
(1)碱溶时，Ca(AlO2)2与Na2CO3反应生成CaCO3和NaAlO2，化学方程式为：Ca(AlO2)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaAlO2；
(2)“沉降”时，温度不宜高，主要原因是：温度越高，二氧化碳溶解度越小，导致反应不充分；沉降时通入过量CO2生成氢氧化铝和碳酸氢钠，发生的离子方程式为CO2＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋HCO。
(3)“酸化”时装置如图所示，根据A的构造，A为分液漏斗；若要使絮凝效果最佳，根据信息：当盐基度为0.5时，絮凝效果最佳，即＝0.5，得a＝b；根据[Al2(OH)aClb]m有a＋b＝6，解得a＝b＝3。
(4)根据表中数据知，要想得到氢氧化铝沉淀，溶液的pH＝5，且V元素为＋5价，转变为VO，通过过滤可分离出氢氧化铝沉淀，要使＋4价的V元素转化为＋5价的V元素，需要加入氧化剂5%的双氧水，且用0.1 mol·L－1 HCl调节溶液的pH为5，过滤，所得氢氧化铝沉淀用蒸馏水洗涤，取最后一次洗涤滤液，加入AgNO3溶液不产生白色沉淀，则沉淀已洗净，再将氢氧化铝沉淀分散到蒸馏水中，向其中滴加一定量的盐酸，得到聚合氯化铝。