专题五 钠、镁、铝及其化合物,高考化学 (课标专用),A组 课标卷题组,五年高考,考点 钠、镁、铝及其化合物,1.(2019课标,26,14分)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等 工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化 镁的工艺流程如下:,回答下列问题: (1)在95 “溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为 。 (2)“滤渣1”的主要成分有 。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离 子,可选用的化学试剂是 。 (3)根据H3BO3的解离反应:H3BO3+H2O H+B(OH ,Ka=5.8110-10,可判断H3BO3是,酸;在“过滤2”前,将溶液pH调节至3.5,目的是 。 (4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2MgCO3沉淀的离子方程式为 ,母液经加热后可返回 工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻 质氧化镁的方法是 。,答案 (1)NH4HCO3+NH3 (NH4)2CO3 (2)SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN (3)一元弱 转化为H3BO3,促进析出 (4)2Mg2+3C +2H2O Mg(OH)2MgCO3+2HC 或2Mg2+2C +H2O Mg(OH)2 MgCO3+CO2 溶浸 高温焙烧,解析 本题涉及的考点有离子方程式的书写、Fe3+的检验、化学平衡常数的应用,考查了学生 解读化学工艺流程,将题给信息与已学知识相结合分析、解决化学问题的能力。 (1)“溶浸”步骤产生的“气体”是NH3,用NH4HCO3溶液吸收NH3的化学方程式为NH3+ NH4HCO3 (NH4)2CO3。 (2)根据流程图可知,Fe2O3、Al2O3在“过滤1”步骤中除去,SiO2不溶于(NH4)2SO4溶液,故“滤渣 1”的主要成分有SiO2、Fe2O3、Al2O3;检验Fe3+通常选用KSCN溶液。 (3)根据H3BO3的解离反应以及电离平衡常数,可判断H3BO3是一元弱酸;在“过滤2”操作前B 元素主要以B2 的形式存在,调节pH至3.5后生成了H3BO3沉淀,由此可推断调节pH的目的是 将B2 转化成H3BO3。 (4)反应物有Mg2+、C ,生成物有Mg(OH)2MgCO3沉淀,再结合电荷守恒、原子守恒可写出反 应的离子方程式;“沉镁”后的母液的主要成分为(NH4)2SO4,可供“溶浸”工序循环使用; Mg(OH)2、MgCO3在高温条件下均易分解生成MgO,故高温焙烧碱式碳酸镁可以制备轻质氧 化镁。,审题技巧 书写陌生的化学方程式或离子方程式时,要挖掘题中信息,分析、推断反应物和生 成物。特别要注意溶液的酸碱性,通常不能在酸性溶液中生成OH-,不能在碱性溶液中生成H+。,方法归纳 可循环利用的物质通常是某步骤的副产物,可以作为其他步骤的反应物。,2.(2013课标,28,15分)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成 为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应: 甲醇合成反应: ()CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H1=-90.1 kJmol-1 ()CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H2=-49.0 kJmol-1 水煤气变换反应: ()CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H3=-41.1 kJmol-1 二甲醚合成反应: ()2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) H4=-24.5 kJmol-1 回答下列问题: (1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯,度Al2O3的主要工艺流程是 (以化学方程式表示)。 (2)分析二甲醚合成反应()对于CO转化率的影响 。 (3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 。根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应 的影响 。 (4)有研究者在催化剂(含Cu-Zn-Al-O和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,由H2和CO直接制备 二甲醚,结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是 。,(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kWhkg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为 ,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生 个电子的电量;该电池的理论 输出电压为1.20 V,能量密度E= (列式计算。 能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kWh=3.6106 J)。,答案 (1)Al2O3(铝土矿)+2NaOH+3H2O 2NaAl(OH)4、NaAl(OH)4+CO2 Al(OH)3+ NaHCO3、2Al(OH)3 Al2O3+3H2O (2)消耗甲醇,促进甲醇合成反应()平衡右移,CO转化率增大;生成的H2O,通过水煤气变换反 应()消耗部分CO (3)2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) H=-204.7 kJmol-1 该反应分子数减少,压强升高使平衡右移,CO和H2转化率增大,CH3OCH3产率增加。压强升高 使CO和H2浓度增加,反应速率增大 (4)反应放热,温度升高,平衡左移 (5)CH3OCH3+3H2O 2CO2+12H+12e- 12 (3.6106 JkW-1h-1)=8.39 kWhkg-1,解析 (2)反应()消耗甲醇,减小了甲醇的浓度,反应()平衡右移,CO转化率增大;另外反应 ()生成的H2O通过反应()也会消耗部分CO。(3)()式2+()式即得:2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) H=-204.7 kJmol-1。增大压强对该反应的影响是:反应速率增大; 平衡右移,CO和H2的转化率增大,CH3OCH3的产率增加。(4)升高温度CO的转化率降低的原因 是正反应放热,升高温度,平衡左移。(5)碳元素由-2价升高到+4价,故一个二甲醚分子失去的电 子数为2(+4)-(-2)=12,燃料电池的负极反应为CH3OCH3+3H2O-12e- 2CO2+12H+。根据题 给能量密度的计算公式可列式计算出二甲醚直接燃料电池的能量密度。,B组 课标、及其他省(区、市)卷题组,考点 钠、镁、铝及其化合物,1.(2019课标,11,6分)下列化学方程式中,不能正确表达反应颜色变化的是 ( ) A.向CuSO4溶液中加入足量Zn粉,溶液蓝色消失Zn+CuSO4 Cu+ZnSO4 B.澄清的石灰水久置后出现白色固体Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O C.Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色2Na2O2 2Na2O+O2 D.向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀3Mg(OH)2+2FeCl3 2Fe(OH)3+ 3MgCl2,答案 C 本题考查了分析和解决化学问题的能力,体现了宏观辨识与微观探析的学科核心 素养。 C项,Na2O2在空气中与CO2反应生成了Na2CO3与O2,化学方程式为2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+ O2,故错误。,解题关键 该题不仅要关注所给化学方程式能否解释反应的颜色变化,还要关注所给化学方 程式是否符合该条件下的反应事实。比如C项,Na2O2在空气中放置并不能分解成Na2O与O2。,2.(2019天津理综,3,6分)下列有关金属及其化合物的应用不合理的是 ( ) A.将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2 B.铝中添加适量锂,制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业 C.盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良 D.无水CoCl2呈蓝色,吸水会变为粉红色,可用于判断变色硅胶是否吸水,答案 C 本题涉及的考点有铁、氯、钠及其化合物的性质,合金的性质与应用。考查学生 对元素化合物基础知识的整合能力,体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。 A项,溶液中发生反应:2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-、2Fe3+Fe 3Fe2+,将废铁屑加入FeCl2溶液中 可以除去工业废气中的Cl2,故正确;B项,铝、锂均为轻金属,铝中添加适量锂可以制得低密 度、高强度的铝合金,故正确;C项,Na2CO3+Ca(OH)2 CaCO3+2NaOH,施加熟石灰生成了烧 碱NaOH,碱性增强,不利于作物生长,故错误;D项,无水CoCl2吸水的现象(蓝色变粉红色)明显, 可用于判断变色硅胶是否吸水,故正确。,易错提醒 C选项中,熟石灰虽然可以与Na2CO3反应,但反应后会生成碱性更强的烧碱,适得其 反。解题时务必考虑周到,思维缜密。,3.(2018江苏单科,3,2分)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 ( ) A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂 B.SiO2熔点高硬度大,可用于制光导纤维 C.Al2O3是两性氧化物,可用作耐高温材料 D.CaO 能与水反应,可用作食品干燥剂,答案 D A项,NaHCO3用于制胃酸中和剂应用的是NaHCO3能与胃酸反应生成NaCl、CO2和 H2O这一性质,与NaHCO3受热易分解无关;B项,SiO2用于制光导纤维与其熔点、硬度等性质无 关;C项,Al2O3用作耐高温材料是因为其熔点高,与其是两性氧化物无关。,拓展延伸 CaO虽可用作食品干燥剂,但本身及与水反应的产物Ca(OH)2对人体都有危害,一定 不能误食。,4.(2017江苏单科,3,2分)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 ( ) A.Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂 B.ClO2具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒 C.SiO2硬度大,可用于制造光导纤维 D.NH3易溶于水,可用作制冷剂,答案 A 本题考查Na2O2、ClO2、SiO2和NH3的性质及应用。B项,ClO2具有很强的氧化性,可 用于杀菌消毒;C项,SiO2用于制造光导纤维与其硬度大无关;D项,NH3用作制冷剂是因为其易 液化,液氨汽化吸热。,知识拓展 ClO2是一种自来水消毒剂,比Cl2的消毒效果要好,杀菌消毒的同时不会生成新的有 毒物质。,5.(2016天津理综,1,6分)根据所给的信息和标志,判断下列说法 的是 ( ),答案 B 碳酸氢钠易与醋酸反应,若与醋酸同服,会降低药效。,易混易错 碳酸氢钠能与醋酸反应,因为醋酸酸性强于碳酸。,6.(2016天津理综,4,6分)下列实验的反应原理用离子方程式表示正确的是 ( ) A.室温下,测得氯化铵溶液pH7,证明一水合氨是弱碱:N +2H2O NH3H2O+H3O+ B.用氢氧化钠溶液除去镁粉中的杂质铝:2Al+2OH-+2H2O 2Al +3H2 C.用碳酸氢钠溶液检验水杨酸中的羧基: +2HC +2H2O+ 2CO2 D.用高锰酸钾标准溶液滴定草酸:2Mn +16H+5C2 2Mn2+10CO2+8H2O,答案 B N 的水解反应是可逆反应,故应写成N +2H2O NH3H2O+H3O+,A错误;酸性: 羧基H2CO3酚羟基HC ,所以酚羟基不能与HC 反应,故离子方程式应写成 +HC +H2O+CO2,C错误;草酸是弱电解质,不能拆写成 离子形式,故离子方程式应写为2Mn +6H+5H2C2O4 2Mn2+10CO2+