镁及其化合物的制备与实验探究(含解析).doc

2020届高考化学第二轮专题复习课时提升训练
镁及其化合物的制备与实验探究
一、选择题
1、某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理，做了如下四组实验：①将镁粉投入冷水中，未见任何现象；②将镁粉放入溴水中，观察到的只是开始时产生极少量的气泡，但溴水的颜色会逐渐褪去；③将镁粉放入液溴中，未观察到任何明显现象；④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水，观察到溴的红棕色很快褪去。则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是(　　)
A．镁粉与液溴反应
B．镁粉在水的催化下与溴发生反应
C．产生极少量的气泡是由于镁粉与水反应得到的
D．镁粉只与溴水中的酸反应
答案：B　
解析：由①知镁粉与水不反应，故C项错误；由③知镁粉与液溴不反应，故A项错误；由②知开始时产生极少量的气泡，溴水的颜色会逐渐褪去，镁粉与溴水中的酸反应，但主要与溴水中的溴反应，同时结合④知水在反应中作催化剂，故D项错误、B项正确。
2、现有100mLMgCl2和AlCl3的混合溶液，其中c(Mg2＋)＝2mol·L－1，c(Cl－)＝7mol·L－1，要使Mg2＋转化成Mg(OH)2并使Mg2＋和Al3＋分离开来，至少需要4mol·L－1的NaOH溶液(　　)
A．140mLB．120mLC．200mLD．80mL
答案 ：C　
解析：溶液中，n(Cl－)＝0.1L×7mol·L－1＝0.7mol，n(Mg2＋)＝0.1L×2mol·L－1＝0.2mol，所以n(Al3＋)＝0.1mol，将100mL此溶液中的Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀并分离出来，反应后为NaCl、NaAlO2的混合液，由原子守恒可知，n(NaOH)＝n(Na)＝n(Cl)＋n(Al)＝0.7mol＋0.1mol＝0.8mol，至少需要NaOH溶液的体积为＝0.2L＝200mL。
3、从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：

下列说法不正确的是(　　)
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
答案：B　
解析：电解MgCl2时阳极产生氯气，阴极产生Mg。
4、Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48 L，下列推断中不正确的是（ ）
A．参加反应的Mg、Al共0.2 mol
B．参加反应的HCl为0.4 mol
C．Mg、Al在反应中共失去0.4 mol电子
D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2
答案：A
解析：反应的实质为：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。n(H2)＝＝0.2 mol，则参加反应的n(H＋)＝0.4 mol。若换成稀H2SO4，同样产生0.2 mol H2。依据得失电子守恒，由2H＋―→H2得电子总数为0.2 mol×2＝0.4 mol，故C正确。0.2 mol Mg提供0.4 mol电子，0.2 mol Al则提供0.6 mol电子，0.2 mol Mg、Al混合物提供的电子数大于0.4 mol小于0.6 mol，A不正确。
5、海水中含有MgCl2，是镁的重要来源之一。从海水中提取镁，可以按照如下步骤：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；④将所得产物熔融后电解。关于提取镁，下列说法不正确的是(　　)
A．此法的优点之一是原料来源丰富
B．进行①②③步操作的目的是从海水中提取MgCl2
C．第④步电解会产生Cl2
D．以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应和置换反应
答案：D　
解析：利用海水和贝壳原料来源丰富。①步用于生成Ca(OH)2，包括分解和化合两个反应，②步用于生成Mg(OH)2，为复分解反应，③步用于制备MgCl2，也是复分解反应，④步为电解熔融MgCl2得到镁，为分解反应。
6、在托盘天平的两盘上各放上一个盛有36.5 g质量分数为20%的盐酸的烧杯，调节天平至平衡。现将物质的量相同的两种物质分别放入两烧杯中，都恰好完全反应，此时天平仍保持平衡。则加入的物质可能是(　　)
A．MgO和MgCO3 B．Mg和MgCO3
C．MgO和Mg(OH)2 D．MgO和Mg
答案：A　
解析：两托盘中盐酸的质量相等，两者恰好完全反应，消耗的Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2的物质的量相等。A项，虽然等物质的量MgCO3的质量大于MgO的质量，但是MgCO3反应后放出CO2，也可以从化学式比较，MgCO3也可以写成MgO·CO2，反应后CO2放出，剩余的都是MgO跟盐酸反应，所以两托盘保持平衡；B项，MgCO3的质量大于Mg的质量，两者放出气体后MgCO3的质量大于Mg的质量，天平不平衡；C项，Mg(OH)2的质量大于MgO的质量，反应不放出气体，天平不平衡；D项，Mg的质量小于MgO的质量，反应时Mg放出H2，质量更小，天平不平衡。
7、0.1 mol镁粉分别在足量的O2、CO2、N2中燃烧，生成的固体的质量依次为m1、m2、m3，下列关系式正确的是(　　)
A．m2>m1>m3　
B．m1＝m2>m3
C．m1＝m2＝m3
D．m3>m2>m1
答案：A
解析：有关反应的化学方程式依次为2Mg＋O22MgO；2Mg＋CO22MgO＋C；3Mg＋N2Mg3N2，根据反应方程式易知0.1 mol Mg分别在足量的O2、CO2、N2中燃烧后，固体的质量分别增加1.6 g、2.2 g、0.93 g。
二、非选择题
8、Mg(OH)2可用于制造防火材料。工业上，以蛇纹石为原料制备氢氧化镁的工艺流程如下：

已知：①蛇纹石的主要成分为3MgO·2SiO2·2H2O，还有少量Fe2O3、FeO、CaO和Al2O3。
②几种金属氢氧化物沉淀的pH如下：
M(OH)n
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
开始沉淀的pH
7.0
1.9
3.4
9.1
完全沉淀的pH
9.0
3.2
4.7
11.1
(1)酸A宜选择________(填字母)；加入酸A适当过量，但不宜过多，其原因是_________________。
a．硝酸b．稀硫酸c．盐酸d．氢碘酸
(2)试剂B可选择NaClO。用离子方程式表示加NaClO的目的： ______。
(3)试剂C可能是MgCO3或MgO，加入过量试剂C的目的是_____________。滤液A中含有的阳离子主要是________________(填离子符号)。
(4)向过滤Ⅱ所得滤液中加入一定量氨水，镁离子的转化率与温度的关系如图所示。写出镁离子沉淀的离子方程式：

__________________。
温度高于50℃时，Mg2＋的转化率降低，其主要原因是______________。
(5)若滤渣B只含两种物质，且滤渣B的总物质的量为bmol；试剂C为MgCO3或MgO。原矿石中镁元素质量分数为a%，现有100t这种矿石，按上述流程制备氢氧化镁，理论上制得Mg(OH)2的质量为________kg(用含a、b的代数式表示)。
答案：(1)b　加入过多酸A，消耗试剂C和氨水增多，成本增大
(2)2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
(3)使Al3＋、Fe3＋完全转化成Al(OH)3、Fe(OH)3　NH
(4)Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH　温度高于50℃，氨水挥发和NH3·H2O分解的速率增大
(5)58×
解析　分析矿石成分知，加入酸A的目的是溶解金属氧化物，同时将钙离子沉淀。沉淀时将亚铁离子转化成氢氧化铁沉淀。(1)酸A宜选择稀硫酸，将杂质钙离子转化成硫酸钙，故选b。加入试剂C、氨水是调节溶液的pH，若酸溶时加入过多的硫酸，会消耗大量的试剂C、氨水等，增大生产成本。(2)滤液呈酸性，其离子方程式为2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O。(3)加入碳酸镁或氧化镁，使铁离子、铝离子完全转化成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀。滤液A中主要的阳离子是铵根离子。(4)硫酸镁与氨水反应的离子方程式为Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH。50℃之前，随着温度升高，反应速率加快，镁离子转化率增大；在50℃之后，随着温度升高，氨水挥发和NH3·H2O分解的速率增大，氨水浓度是影响Mg2＋转化率的主要因素，反应物浓度减小，故镁离子转化率降低。(5)根据电荷守恒知，3MgO＋2Fe3＋＋3H2O===3Mg2＋＋2Fe(OH)3,3MgO＋2Al3＋＋3H2O===2Al(OH)3＋3Mg2＋。加入试剂C的物质的量：2n(C)＝3n(Al3＋)＋3n(Fe3＋)，n(Mg2＋)＝。根据镁元素质量守恒知，m[Mg(OH)2]＝(mol＋)×58g·mol－1＝58×(＋) kg。
9、目前世界上60%的镁是从海水中提取的。已知海水提取镁的主要步骤如下：

(1)关于加入试剂①作沉淀剂，有以下几种不同方法，请完成下列问题。
方法
是否正确
简述理由
方法1：直接往海水中加入沉淀剂
不正确
(Ⅰ)
方法2：高温加热蒸发海水后，再加入沉淀剂
(Ⅱ)
(Ⅲ)
你认为最合理的其他方法是：(Ⅳ)
(Ⅰ)_________________________________________________；
(Ⅱ) _________________________________________________；
(Ⅲ) _________________________________________________；
(Ⅳ)_________________________________________________。
(2)框图中加入的试剂①应该是________________(填化学式)；加入的试剂②是________________(填化学式)；工业上由无水MgCl2制取镁的化学方程式为________________。
解析：本题考查的是从海水中提取镁的流程。试剂①应是石灰乳，发生的反应是MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；试剂②应是盐酸，反应是Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，然后浓缩、结晶、脱水得无水MgCl2，再电解熔融的MgCl2便可制得Mg：MgCl(熔融)Mg＋Cl2↑。
答案：(1)(Ⅰ)海水中镁离子浓度小，沉淀剂用量大，不经济 　(Ⅱ)不正确　(Ⅲ)能源消耗大，不经济
(Ⅳ)海滩晒盐后得到的苦卤水中，加入沉淀剂
(2)Ca(OH)2　HCl　MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
10、硼及其化合物具有重要的工业用途。某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收镁和其中另一种金属单质A的工艺流程如图：

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如表：
沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
pH
3.2
5.2
12.4
请回答下列问题：
(1)滤液Ⅰ中所含阴离子主要是________；可回收到的金属A的原子结构示意图为_____________________。
(2)试剂B为________；“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有_____________________(要求写出两条措施)。
(3)滤液Ⅱ所含金属离子为________________，调pH时需要调多次，第一次调pH主要是为了除去_____________。
(4)Mg(ClO3)2在农业上有广泛的用途，可用NaClO3与MgCl2制备，已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)的变化曲线如图所示。

①写出反应的化学方程式：_____________________________。
②将反应物按化学反应方程式计量数之比混合制备Mg(ClO3)2，简述可制备Mg(ClO3)2的原因： _______________________。
答案：(1)AlO、OH－　
(2)盐酸　升温、搅拌或适当增大酸的浓度(任写两种即可)
(3)Mg2＋、Ca2＋、Fe3＋　Fe3＋
(4)①2NaClO3＋MgCl2===Mg(ClO3)2＋2NaCl↓
②在相同温度下，NaCl的溶解度较小，最先析出，Mg(ClO3)2留在溶液中，通过蒸发结晶可得
解析　(1)MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3中氧化铝与过量氢氧化钠反应，故碱浸后的滤液Ⅰ中含有AlO和OH－，最终制得的金属A是Al，Al有3个电子层，最外层电子数为3。(2)浸出时，从化学反应速率和化学平衡的影响因素来分析判断。(3)依据表格中pH得知，最先调pH至完全析出氢氧化铁沉淀。