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备战高考化学培优易错试卷( 含解析 ) 之镁及其化合物及答案一、镁及其化合物1 镁铝合金在交通、航空、电子等行业有着广泛的应用。某化学兴趣小组试对镁铝合金废料进行回收利用,实验中可将铝转化为硫酸铝晶体,并对硫酸铝晶体进行热重分析。镁铝合金废料转化为硫酸铝晶体实验流程如下:试回答下列问题:(1)在镁铝合金中加入 NaOH 溶液,写出反应的化学反应方程式 ,固体 B 的化学式 。(2)操作 包含的实验步骤有:蒸发浓缩、洗涤、干燥。(3)操作 中常用无水乙醇对晶体进行洗涤,选用无水乙醇的原因是。(4)若初始时称取的镁铝合金废料的质量为9.00 g,得到固体 A 的质量为4.95 g,硫酸铝晶体的质量为49.95 g(假设每一步的转化率均为100%,合金废料中不含溶于碱的杂质)。计算得硫酸铝晶体的化学式为。(5)取上述硫酸铝晶体进行热重分析,其热分解主要分为三个阶段:323K-523K, 553K-687K,1043K以上不再失重,其热分解的TG 曲线见下图 ,已知:。根据图示数据计算确定每步分解的产物,写出第一阶段分解产物的化学式,第三阶段反应化学方程式。【答案】( 1) 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2( 2) Al(OH)3(3)冷却结晶 (4)过滤减少晶体的溶解( 5)洗去晶体表面杂质( 6)有利于晶体的干燥( 7) Al2(SO4)318H2O( 8)Al2 (SO4)33H2O (9) Al2(SO4)3Al2O3+3SO【解析】【分析】向镁铝合金中加入足量氢氧化钠溶液,发生反应:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,镁不反应,固体A 为 Mg,采用过滤的方法进行分离,向滤液中通入二氧化碳,发生反应:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3 +NaHCO3,再通过过量进行分离,固体 B 为氢氧化铝,氢氧化铝与硫酸反应得到硫酸铝溶液,再经过蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥得到硫酸铝晶体( 1) Al 和氢氧化钠溶液生成可溶性的偏铝酸钠,镁不反应;( 2)从溶液中获得晶体,需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作;( 3)用乙醇洗涤,可以减少晶体的溶解,有利于晶体的干燥;(4) Al 的质量为9g-4.95g=4.05g,设硫酸铝晶体化学式为:Al2( SO4) 3nH 2O,根据 Al 元素守恒计算硫酸铝晶体的物质的量,再计算硫酸铝晶体的相对分子质量,进而计算n 的值,确定化学式;( 5)根据( 4)中计算可知,晶体中结晶水的质量分数,低温加热,首先失去结晶水,高温下,最终硫酸铝分解,根据失重 %计算判断各阶段分解产物,再书写化学方程式;【详解】(1)在镁铝合金中加入NaOH 溶液, Al 可以与强碱溶液发生反应,而Mg 不能反应,该反应的化学反应方程式是2Al+2NaOH+2H2 O=2NaAlO2+3H2;所以固体 A 是 Mg;向滤液中通入过量的 CO2 气体,由于酸性 H2 CO3Al(OH)3,会发生反应: NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH) +NaHCO;所以固体 B 是 Al(OH) ;333(2)用硫酸溶解该固体,发生反应:2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO4)3+6H2O;得到的溶液C 是Al2 (SO4)3 溶液;由于其溶解度随温度的升高而增大,所以从溶液中获得晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 、洗涤、干燥;( 3)操作 中常用无水乙醇对晶体进行洗涤,来洗去表面的杂质离子,选用无水乙醇的原因是减少晶体的溶解;洗去晶体表面杂质;有利于晶体的干燥;( 4)若初始时称取的镁铝合金废料的质量为9.00 g,得到固体 A 的质量为 4.95 g,金属发生反应,而镁不反应,减少的质量为金属铝的质量,则m(Al)= 9.00g4.95 g=4.05g, n(Al)=4.05g=0.15mol ,硫酸铝晶体的质量为49.95 g,硫酸铝晶体中含有SO42-的物质的量为27g / mol42-)=33+324 3的质量是24 30.15moln(SOn(Al)= 0.15mol=0.225mol, Al (SO )m(Al (SO ) )= ()222 342g/mol=25.65g,则含有的结晶水的物质的量是(49.95g25.65g)n(H O)=1.35mol ,218g / mol则 n(Al 24 320.15mol(SO ): n(H O)= (): 1.35mol=1 : 18,所以该结晶水合物的化学式是:2Al2 (SO4)318H2O。( 5)在第一个阶段,减少的水的质量是:m(H2 O)= 40.54% 49.95g=20.25g,失去的结晶水20.25g的物质的量是:n(H2O)=1.125mol ,则在晶体中n(Al2 (SO4)3):18g / moln(H2O)= 0.15mol :( 1.35mol 1.125mol ) =1: 3,所以此时得到的晶体的化学式是2Al2 (SO4)33H2O;( 49.95 g48.65%)在第二个阶段,失去结晶水的物质的量是n(H2O)=1.35mol ,结晶水18g / mol完全失去,得到的固体物质是:Al2(SO4)3,则在第三个阶段加热发生分解反应,是硫酸铝的分解,方程式是:Al2 (SO4)3Al2O3+3SO3。2X、Y、 Z、 W 四种物质有如下相互转化关系(其中X、 W 为单质, Y、 Z 为化合物,未列出反应条件)。(1)若 X 的摩尔质量是W 的 2 倍,工业上Z 可作优质的耐高温材料。W 为黑色固体,则Y 的化学式 _ 。(2)若固体W 是紫红色,且向溶液Z 中滴入氯水,再滴入2 滴 KSCN溶液,溶液呈血红色。则写出X+Y=Z+W 的离子方程式 _ 。(3)若晶体W 是一种重要的半导体材料,实验室可用澄清石灰水来检验Z 的燃烧产物。写出 Y 与 NaOH 溶液反应的化学方程式_ 。【答案】 CO22+2+2232Fe+Cu =Fe +Cu SiO+2NaOH=Na SiO +H O【解析】(1) X、 W 为单质, Y、 Z 为化合物 , W 为黑色固体,应为 C 单质, X 的摩尔质量是W 的 2倍, Z 可作优质的耐高温材料, X 为 Mg , Z 为 MgO, Y 为 CO2。(2)向溶液 Z 中滴入氯水,再滴入 2 滴 KSCN溶液,溶液呈血红色,则Z 为 Fe2+, W 是紫红色固体,则W 为 Cu, X+Y=Z+W反应方程式为: Fe+Cu2+=Fe2+Cu。(3)晶体 W 是一种重要的半导体材料,则W 是 Si;实验室可用澄清石灰水来检验Z 的燃烧产物,则 Z 的燃烧产物为CO2,化合物Z 为 CO,则 X 为 C 单质, Y 为 SiO2, Y 与 NaOH溶液反应的化学方程式为:SiO2232+2NaOH=Na SiO +H O。3 A、 B、 C、 X 均为中学化学常见物质,它们之间有如下转化关系( 副产物已略去 ) 。(1) X 是空气中存在的强氧化性无色气体单质,则A 不是_(填序号) 。a Cb Nac Ald S若 C 是红棕色气体,则 A 可能是 _或 _。(2)若 X是一种温室气体,单质A 被誉为国防金属,则反应的化学方程式为_ 。(3)若 X为苛性碱, A 是具有臭鸡蛋性气味的气体,则反应的离子方程式为_ 。【答案】 c N232- 2-2NH2Mg+CO2MgO+C HS+OH =S +H O【解析】【分析】当 X 为氧气时,符合此转化关系的变化有:C( CH4) CO CO2、 N2( NH3) NO NO2、 S( H2S) SO2 SO3、Na Na2O Na2O2 等;当 X 为二氧化碳 、 A 为 Mg 时,则有如下转化关系:MgCCO ;当 X 为 NaOH、 A 为 H2S气体时,有如下转化: H2-2-S HSS ,据此分析解答 。【详解】(1) X 是空气中存在的强氧化性无色气体单质,则X 为 O2, a.当 A 为 C 时,可发生如下转化: CCOCO2为 Na 时,可发生如下转化:222; b.当 ANa Na O Na O ; c.当 A 为铝时,不能实现上述转化关系;d.当 A 为 S时,可发生如下转化:SSO23 SO;若 C 是红棕色气体,则 C 为 NO23222,转化关系可以是:NH NO NO或 N NO NO ,综上所述,答案为:c; N2 或 NH3;(2) X 是一种温室气体,则 X 为二氧化碳;单质
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