高考化学与镁及其化合物有关的压轴题1Word格式.docx
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X与稀盐酸不反应,且与硝酸钡反应生成硝酸镁,则X为MgSO4等,由转化关系可知,Y为Mg(OH)2、Z为MgCl2,试剂甲为BaCl2、试剂乙为AgNO3。
【详解】
(1)X与稀盐酸不反应,且与硝酸钡反应生成硝酸镁,则X为MgSO4等,由转化关系可知,Y为Mg(OH)2、Z为MgCl2,试剂甲为BaCl2、试剂乙为AgNO3;
(2)反应的离子方程式为:
①Ba2++SO═BaSO4↓;
反应②的离子方程式为:
Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓;
反应③的离子方程式为:
Mg(OH)2+2H+═Mg2++2H2O;
反应
发离子方程式为:
④Ag++Cl-═AgCl↓;
反应⑤发离子方程式为:
Ba2++SO═BaSO4↓。
3.已知A、B、C为常见的单质,在一定条件下相互转化的关系如图:
(1)若常温下,A、B均为气体,C为红色固体,E为黑色固体,则E的化学式为__________,写出A+E→D的化学反应方程式__________________________。
(2)若常温下B、C均为气体,A为金属单质,D为黑色晶体,则E的电子式为_____________,写出A+E→D的化学反应方程式_____________________。
(3)若常温下B为气体,C为黑色固体,则构成金属A的原子结构示意图为____________,写出A+E→D的化学反应方程式___________________________。
【答案】CuOCuO+H2
Cu+H2O
3Fe+4H2O
Fe3O4+4H2
2Mg+CO2
2MgO+C
(1)若常温下,A、B均为气体,C为红色固体,E为黑色固体,则A-E分别为氢气、氧气、铜、水、氧化铜,氢气与氧化铜加热时反应生成铜和水;
(2)若常温下B、C均为气体,A为金属单质,D为黑色晶体,则A-E分别为铁、氧气、氢气、四氧化三铁、水;
铁与水蒸气加热时反应生成四氧化三铁和氢气;
(3)若常温下B为气体,C为黑色固体,则A-E分别为Mg、氧气、C、MgO、二氧化碳,镁与二氧化碳反应生成氧化镁和碳;
4.X、Y、Z、W是常见的几种元素,其相关信息如表:
元素
相关信息
X
原子核外有3个电子层,最外层比次外层少1个电子
Y
食盐中添加少量Y的一种化合物预防Y元素缺乏
Z
Z与钾的一种合金可用于快中子反应堆作热交换剂
W
W的一种核素质量数为24,中子数为12
(1)元素X在海水中含量非常高,海水中含X元素的主要化合物是_____,工业上制取X单质的化学方程式为_______。
(2)设计实验证明某水溶液中存在Y单质____。
(3)W与空气中含量最高的气体反应的产物化学式为_____。
【答案】NaCl
取少量待测液于试管中,滴加几滴淀粉溶液,若溶液变蓝,则该溶液中含有I2Mg3N2
X、Y、Z、W是常见的几种元素,X的原子核外有3个电子层,最外层比次外层少1个电子,可知最外层电子数为7,X为Cl;
食盐中添加少量的一种化合物预防Y元素确实,Y为I;
Z与钾的一种合金可用于快中子反应堆作热交换剂,Z为Na;
W的一种核素质量数为24,中子数为12,W为Mg,以此解答。
由上述分析可知,X为Cl、Y为I、Z为Na、W为Mg,
(1)元素X在海水中含量非常高,海水中含X元素的主要化合物是NaCl;
工业上制取Cl2的化学方程式为:
,
故答案为:
NaCl;
;
(2)设计实验证明某水溶液中存在I2的方法为:
取少量待测液于试管中,滴加几滴淀粉溶液,若溶液变蓝,则该溶液中含有I2,
取少量待测液于试管中,滴加几滴淀粉溶液,若溶液变蓝,则该溶液中含有I2;
(3)空气中含量最高的气体为氮气,则Mg与氮气反应的产物化学式为Mg3N2,
Mg3N2。
5.在人类社会的发展进程中,金属起着重要的作用。
(1)以下有关金属单质的叙述正确的是_______。
A.金属钠非常活泼,在实验室中保存在石蜡油或煤油中
B.用坩埚钳夹住一小块铝箔,在酒精灯上加热,可观察到铝箔熔化,并有熔融物滴下
C.铁单质与水蒸气反应的化学方程式为2Fe+3H2O(g)=Fe2O3+3H2
(2)把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀,在所得的浊液中逐滴加入1mol·
L-1HCl溶液,加入HCl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如下图所示,试回答:
①A点的沉淀物的化学式为________;
B点的沉淀物的化学式为________________________;
写出A→B段发生反应的离子方程式_____________________________。
②原混合物中MgCl2的质量是________g,AlCl3的质量是________g,NaOH的质量是________g。
③Q点HCl溶液加入量是________mL。
【答案】AMg(OH)2Mg(OH)2和Al(OH)3AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓1.902.675.20130
把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀,在所得的浊液中逐滴加入1mol·
L-1HCl溶液,前10毫升盐酸反应时沉淀量不变,说明盐酸和氢氧化钠反应,则白色沉淀为氢氧化镁沉淀,再加入盐酸产生沉淀,是偏铝酸钠和盐酸反应生成氢氧化铝沉淀,再加入盐酸,氢氧化镁和氢氧化铝沉淀全部溶解。
据此解答。
(1)A.金属钠非常活泼,容易和水或氧气反应,在实验室中保存在石蜡油或煤油中,故正确;
B.用坩埚钳夹住一小块铝箔,在酒精灯上加热,可观察到铝箔熔化,外面有氧化铝薄膜包着,不会滴下,故错误;
C.铁单质与水蒸气反应的化学方程式为2Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2,故错误。
故选A;
(2)①先加入的盐酸和氢氧化钠反应,说明白色沉淀为Mg(OH)2,再加入盐酸,又产生了氢氧化铝沉淀,所以B点为Mg(OH)2和Al(OH)3;
A到B的离子方程式为:
AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓;
②氢氧化镁沉淀的质量为1.16克,即0.02mol氢氧化镁,则对应的氯化镁的物质的量为0.02mol,质量为0.02mol×
95g/mol=1.90g,根据AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓分析,反应消耗的盐酸的物质的量为1mol/L×
(30-10)×
10-3L=0.02mol,则氯化铝的物质的量为0.002mol质量为0.02mol×
133.5g/mol=2.67g,氢氧化钠的物质的量为0.02×
2+0.02×
4+1×
0.01=0.13mol,则质量为0.13mol×
40g/mol=5.20g;
③Q点HCl溶液可以看成就是将原来的氢氧化钠反应生成氯化钠,故根据0.13mol氢氧化钠计算,盐酸的物质的量为0.13mol,体积为
=130mL。
【点睛】
掌握混合溶液中的反应顺序是关键,注意氢氧化钠和氯化镁、氯化铝反应后的混合溶液中与盐酸反应不产生沉淀,说明含有氢氧化钠,则另外存在的是氢氧化镁和偏铝酸钠,不可能是氢氧化铝。
注意反应最后沉淀完全溶解时溶液含有氯化钠和氯化镁和氯化铝,相当于氢氧化钠和盐酸反应,据此快速计算。
6.实验装置如下图所示。
先关闭K,使A中的反应进行,加热玻璃管C,可观察到C管中发出耀眼白光,产生白烟,管壁上附着有淡黄色物质。
实验完成后,将C管中固体全部加入盐酸中,有臭鸡蛋气味的气体生成。
请回答下列有关问题:
(1)C中全部产物有_________________、_________________、_________________。
(2)本实验先使A中反应进行,再加热C装置,其目的是___________________。
(3)停止实验时,先打开K,再停止滴加浓硫酸,熄灭酒精灯,橡胶气胆B在实验中的作用是___________________。
(4)若无装置B、K,使用普通导管,本实验的尾气吸收装置可以选用上图中装置_______(填写序号,多选扣分)。
(5)C中的Mg应放在不锈钢垫片上而不能直接接触管壁的原因是___________________
【答案】SMgOMgS排净空气(防止Mg和氧气、氮气反应)防止倒吸F、G、H防止Mg和玻璃中的SiO2反应。
(1)浓硫酸和亚硫酸钠反应生成二氧化硫气体,二氧化硫与Mg反应,生成淡黄色固体S,臭鸡蛋气味的气体为硫化氢,因此二氧化硫与Mg反应产物为MgS.根据元素守恒可知,另外一种产物为氧化镁;
(2)利用A装置生成的气体SO2,排除装置C中的空气,防止Mg与空气中的氧气、氮气反应;
(3)停止实验后,温度降低导致体系内部压强减小,容易发生倒吸,打开K,将空气充入反应反应体系,可平衡容器内外压强,防止倒吸;
(4)若无装置B、K,E、F、G、H中有防倒吸作用的装置是F、G、H;
(5)玻璃中含有SiO2,高温下Mg能与SiO2反应。
7.根据Mg能在CO2中燃烧,某兴趣小组推测Na应该也能在CO2中燃烧,且固体产物可能为C、Na2O和Na2CO3中的两种或三种。
该小组用如下图装置进行了实验探究。
已知PdCl2能被CO还原得到黑色的Pd。
回答下列问题:
(1)为了使反应随开随用,随关随停,上图虚线方框内应选用____装置(填下图字母代号),如何检验所选装置的气密性_____。
(2)装置2中所盛试剂为_______。
A.NaOH溶液B.饱和NaHCO3溶液
C.饱和Na2CO3溶液D.饱和NaCl溶液
(3)检测装置的气密性完好并装好药品后,在点燃酒精灯前应先进行装置1中的反应操作,待观察到_____现象时,再点燃酒精灯,这步操作的目的是________。
(4)由实验现象和进一步的探究得出反应机理。
A.装置6中有黑色沉淀生成;
B.取反应后直玻管中的固体物质23.0g溶于足量的水中,无气泡产生且得到澄清的溶液;
将溶液加水稀释配成250mL的溶液;
C.取25.00ml步骤B的溶液,滴加足量BaCl2溶液,将生成的白色沉淀过滤、洗涤、干燥,称量得固体质量为1.97g。
①步骤C中不溶物干燥前必须经过洗涤,如何检验该沉淀是否洗涤干净____。
②该探究得出钠与二氧化碳反应的化学方程式为___________________。
【答案】C关闭弹簧夹,向长颈漏斗中加水,一定时间后静置液面保持不动,说明气密性良好B装置5中出现大量混浊排尽装置中的空气取最后一次洗涤液加入稀H2SO4,不出现浑浊说明沉淀洗涤干净6Na+4CO2
2Na2O+Na2CO3+3CO
(1)C装置是采用固液分开的设计,打开弹簧夹液体加入反应开始,关闭弹簧夹反应产生气体的压强使固液分开反应停止;
检验有多个出口的实验装置的气密性,一般只保留一个封住其它出口进行实验,关闭弹簧夹,向长颈漏斗中加水,一定时间后静置液面保持不动,说明气密性良好;
(2)装置C是用石灰石或大理石与盐酸反应产生二氧化碳,会混有HCl杂质,故2用饱和NaHCO3溶液来除去HCl同时转化为二氧化碳;
(3)CO易燃,混有空气可能会发生爆炸,反应前需先同二氧化碳除去装置中的空气,当观察到5中石灰水变浑浊时认为装置中充满二氧化碳,空气排尽;
(4)检验洗涤是否干净,一般是要取最后次的洗涤液,进行检验可能存在的杂质离子,鉴于洗涤液中离子浓度较低,一般检验比较容易出现现象的离子如硫酸根离子、氯离子等;
根据实验现象知产物物碳单质,无钠剩余,根据碳酸钡的质量计算出
n(Na2CO3)=n(BaCO3)=1.97÷
197×
10=0.1mol
m(Na2CO3)=0.1×
106=10.6g
所以固体中含有氧化钠n(Na2O)=(23.0-10.6)÷
62=0.2mol
根据氧化还原反应原理,反应中碳元素化合价下降为+2价CO,方程式为
6Na+4CO2
2Na2O+Na2CO3+3CO
8.镁是一种银白色的碱土金属,镁元素在地壳中的含量约为2.00%,位居第八位,镁及其化合物在研究和生产中具有广泛用途。
请回答下列问题:
(1)氮化镁(Mg3N2)是由氮和镁所组成的无机化合物。
在室温下纯净的氮化镁为黄绿色的粉末,能与水反应,常用作触媒,实验室欲用如图1所示装置和药品制备少量氮化镁。
①A中盛装的是浓氨水,B中可盛装___,二者混合可制取氨气。
②按照气流的方向从左至右连接装置:
a接___、___接___、___接___。
③已知氨气有还原性,能还原氧化铜,生成物之一是空气的主要成分,该反应的化学方程式为____________________。
④如果没有装有无水氯化钙的装置,可能发生反应的化学方程式为____________________。
(2)碳酸镁可用作耐火材料、锅炉和管道的保温材料,以及食品、药品、化妆品、橡胶、墨水等的添加剂。
合成碳酸镁晶须的步骤如下:
步骤1:
配制0.5mol·
L-1MgSO4溶液和0.5mol·
L-1NH4HCO3溶液。
步骤2:
用量筒量取500mLNH4HCO3溶液于1000mL四口烧瓶中,开启搅拌器,温度控制在50℃。
步骤3:
将250mLMgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中,1min内滴加完毕,然后用氨水调节溶液pH到9.5。
步骤4:
放置1h后,过滤,洗涤。
步骤5:
在40℃的真空干燥箱中干燥10h,得到碳酸镁晶须产品(MgCO3·
nH2O,n=1~5)。
①配制0.5mol·
L-1MgSO4溶液500mL,需要的仪器有托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、_____。
②步骤3中加氨水后反应的离子方程式为______________。
测定合成的MgCO3·
nH2O中的n值。
称量1.000g碳酸镁晶须,放入图2所示的广口瓶中,加入适量水,滴入稀硫酸与晶须反应,生成的CO2被NaOH溶液吸收,在室温下反应4~5h,后期将温度升到30℃,最后烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定,测得生成CO2的总量;
重复上述操作2次。
③图中气球的作用是__________________。
④上述反应后期要升温到30℃,主要目的是________________。
⑤若实验测得1.000g碳酸镁晶须产生CO2的平均物质的量为amol,则n为___(用含a的表达式表示)。
⑥称取100g上述晶须产品进行热重分析,得到的热重曲线如图所示,则合成的晶须中n=______。
【答案】生石灰或氢氧化钠decbf2NH3+3CuO
N2+3H2O+3CuMg3N2+6H2O
3Mg(OH)2+2NH3↑500mL容量瓶Mg2++HCO3-HCO3-+NH3·
H2O+(n-1)H2O
MgCO3·
nH2O↓+NH4+暂时储存CO2,有利于CO2被NaOH溶液吸收,且能保持装置中压强相对稳定升高温度气体的溶解度减小,使溶解在水中的CO2逸出,便于吸收完全
1
(1)①浓氨水和生石灰或氢氧化钠固体混合放热,使一水合氨分解生成氨气,故答案为
②根据实验目的及题给装置可知,按照气流的方向从左向右连接装置的顺序为:
a接d,e接c,b接f,故答案为
③氨气有还原性,能还原氧化铜,生成物之一是空气的主要成分氮气,则氨气与氧化铜反应的化学方程式为:
2NH3+3CuO
N2+3H2O+3Cu,故答案为d;
e;
c;
b;
f;
④氮化镁能和水发生反应生成氢氧化镁和氨气,化学方程式为:
Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2
+2NH3↑,故答案为Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑;
(2)①配制0.5mol·
L-1MgSO4溶液500mL,除提供的仪器外,还需要的仪器为500mL容量瓶,故答案为500mL容量瓶;
②步骤3中加氨水后反应生成碳酸镁结晶水合物,反应的离子方程式为Mg2++HCO3—+NH3·
H2O+(n-1)H2O=MgCO3·
nH2O↓+NH4+,故答案为Mg2++HCO3—+NH3·
H2O+(n-1)H2O=
nH2O↓+NH4+;
③题图2装置中气球可以暂时储存CO2,有利于CO2被NaOH溶液吸收,且能保持装置中压强相对稳定,故答案为暂时储存CO2,有利于CO2被NaOH溶液吸收,且能保持装置中压强相对稳定;
④题述反应后期将温度升到30℃,是为了使生成的二氧化碳全部逸出,便于其被氢氧化钠溶液完全吸收,从而减小测定产生的误差,故答案为升高温度气体的溶解度减小,使溶解在水中的CO2逸出,便于吸收完全;
⑤若实验测得1.000g碳酸镁晶须产生的CO2的平均物质的量为amol,依据碳元素守恒可知,晶须中碳酸镁的物质的量为amol,根据MgCO3·
nH2O中碳酸镁和结晶水的物质的量之比为1∶n,得到1∶n=a∶
,得到n=
,故答案为
⑥由题图3知400℃时剩余质量为82.3g,这是该晶须失去结晶水后的质量,则有100×
=100-82.3,解得n=1,故答案为1。
本题以氮化镁和碳酸镁的制备为载体,考查对实验装置的理解、元素化合物的性质、实验方案的设计等,解答关键是明确反应原理与各装置作用,掌握常用物质分离提纯方法,注意对题目信息的应用。
9.镁、铝、锌是生活中常见的三种金属,查阅资料获得如下信息:
①镁、铝、锌都是银白色的金属
②锌(Zn)可以与NaOH溶液反应生成H2
③Zn(OH)2为白色固体,难溶于水,可溶于强碱及NH3•H2O
④Zn2+易形成配合物如[Zn(NH3)4]2+,该配合物遇强酸分解生成Zn2+、NH4+
(1)
(1)甲同学取镁铝合金进行定量分析,用图所示装置进行实验,获得如下数据(所有气体体积均已换算成标准状况,忽略滴入液体体积对气体体积的影响)
编号
粉末质量
量气管第一次读数
量气管第二次读数
①
2.0g
10.0mL
346.2mL
②
335.0mL
③
345.8mL
(2)乙同学取镁铝锌合金设计如下实验方案:
(可用试剂:
样品、pH试纸、稀硫酸、NaOH溶液、氨水)
①试剂Ⅰ是;
沉淀B是.
②过程Ⅰ是:
在滤液中逐滴加入,直至生成的沉淀刚好溶解,再加入足量的,过滤.
③沉淀C与氨水反应的离子方程式为.
【答案】①NaOH溶液;
Al(OH)3;
②稀硫酸;
稀氨水;
③Zn(OH)2+4NH3=[Zn(NH3)4]2++2OH﹣;
或Zn(OH)2+4NH3•H2O=[Zn(NH3)4]2++2OH﹣+4H2O.
(2)Wg镁铝锌合金加入稀硫酸溶解生成硫酸镁、硫酸铝溶液、硫酸锌溶液,加入试剂M为过量氢氧化钠溶液,得到沉淀A为Mg(OH)2,滤液为Na2ZnO2,NaAlO2溶液,加入过量稀硫酸得到硫酸铝溶液、硫酸锌溶液,再加入足量氨水溶液得到沉淀B为Al(OH)3,滤液为Zn2+易形成配合物如[Zn(NH3)4]2+,该络合物遇强酸分解生成Zn2+、NH4+,加入适量氢氧化钠溶液得到C为氢氧化锌沉淀;
①上述分析可知,试剂I为氢氧化钠溶液,沉淀B为Al(OH)3;
②操作Ⅰ是:
在滤液中逐滴加入稀硫酸溶液直至生成的沉淀刚好溶解,再加入足量的氨水溶液沉淀铝离子,过滤得到氢氧化铝沉淀.
③Zn(OH)2为白色固体,难溶于水,可溶于强碱及NH3•H2O,沉淀C与氨水反应的离子方程式为Zn(OH)2+4NH3=[Zn(NH3)4]2++2OH﹣;
或Zn(OH)2+4NH3•H2O=[Zn(NH3)4]2++2OH﹣+4H2O;
【点评】
本题考查了实验探究物质组成的实验设计,反应过程分析判断,物质提纯的理解应用,主要是混合物分离的方法和物质性质的理解应用,掌握基础是关键,题目难度中等.
10.将镁、铝的混合物共0.2mol,溶于200mL4mol·
L﹣1的盐酸溶液中,然后再滴加2mol·
L﹣1的NaOH溶液。
(1)若在滴加NaOH溶液的过程中,沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化情况如图所示.当V1=160mL时,则金属粉末中n(Al)=___________mol
(2)0~V1段发生的反应的离子方程式为_____________________________。
(3)若在滴加NaOH溶液的过程中,欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全,则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)=_____________mL。
(4)沉淀质量m减小的阶段,反应的离子方程式___________________________________。
【答案】0.08H++OH-=H2O
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