备战高考化学镁及其化合物提高练习题压轴题训练及答案1.docx
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备战高考化学镁及其化合物提高练习题压轴题训练及答案1
备战高考化学(镁及其化合物提高练习题)压轴题训练及答案
(1)
一、镁及其化合物
1.A、B、C、D、E、X都是短周期元素组成的常见无机物
根据上框图关系,完成下列问题:
(1)A可作漂白剂,X是含有某种阳离子(此阳离子具有净水作用)的溶液,且M(A)=M(D),则A与H2O反应的化学方程式为___________,C转化成D的离子方程式为___________
(2)A的某种合金可作原子反应堆的导热剂,X是非极性分子的化合物,则A与H2O反应的离子方程式为________________,C转化成D的化学方程式为______________
(3)A是单质,X是Na2CO3溶液,E可用消毒剂,则A与H2O反应的离子方程式为_______________,
(4)A是单质,X是单质(它的同素异形体是原子晶体),则E与SiO2反应的化学方程式为________________
(5)A是化合物,X是O2,C转化成D还需要催化剂,E具有两性,则A与H2O反应的化学方程式为_____________
(6)A是化合物(Mr(A)=100),X是O2,B转化成C还需要催化剂,E是中强碱,则A
与H2O反应的化学方程式为___________
【答案】2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑3AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3Cl2+H2O=H++Cl-+HClSiO2+4HF=SiF4↑+2H2OAl2S3+6H2O=2Al(OH)3+3H2S↑Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑
【解析】
【分析】
A和水反应生成两种物质,B和X反应生成C,C再与X反应生成D,可推测可能是连续两次氧化,或者与量有关的反应。
【详解】
(1)A可以做漂白剂,在短周期中有Na2O2、NaClO,SO2等,但是能够与水反应生成两种物质的有Na2O2,X含有的某种阳离子具有净水作用,在短周期中为Al3+。
则整个过程为Na2O2与水反应生成NaOH和O2,NaOH与含有Al3+的盐的反应,生成NaAlO2,AlO2-和Al3+反应生成Al(OH)3。
氢氧化铝和过氧化钠的相对式量相同。
则Na2O2与水的方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑;AlO2-与Al3+转化为Al(OH)3的反应为双水解的反应,离子方程式为3AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓;
(2)Na-K合金常做原子反应堆的导热剂,A属于短周期元素构成的物质,A为Na,B为NaOH,E为H2。
B为非极性气体,但是可以与NaOH反应,X为CO2,少量的CO2生成Na2CO3,CO2过量生成NaHCO3,则Na与水反应的离子方程式为2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑;Na2CO3转化为NaHCO3的反应方程式为Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3;
(3)A是单质,E可用作消毒剂,在短周期中有NaClO。
则A为Cl2,B为HCl,HCl与Na2CO3生成CO2,CO2与Na2CO3反应生成NaHCO3。
则Cl2与水的反应的离子方程式为Cl2+H2O=H++Cl-+HCl;
(4)X是单质(它的同素异形体是原子晶体),X可以是C或者Si,但是高中阶段没有学过一种物质可以与Si连续反应两次,所以X是C,C与O2反应生成CO2,CO2与C反应生成CO。
B为O2,一种单质与H2O反应得到O2,则A为F2,E为HF,其与SiO2反应的方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O;
(5)E具有两性,E可能为Al(OH)3或者Al2O3。
X是O2,C转化成D还需要催化剂,连续两次氧化,需要用到催化剂,在短周期中可能是SO2与O2,或者是NH3与O2,但是C若为NH3,无法得知物质B。
C为SO2,B为H2S,A与水反应生成H2S和Al(OH)3,为Al2S3的水解反应,方程式为Al2S3+6H2O=2Al(OH)3+3H2S↑;
(6)短周期中的中强碱,为Mg(OH)2,B转化为C需要催化剂,则B为NH3,A为水反应得到Mg(OH)2和NH3,A为Mg3N2,化学方程式为Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑。
2.实验室中有6瓶失去标签的白色固体:
纯碱、氢氧化镁、氯化钡、硫酸铝、硫酸氢钠、氯化钾。
除蒸馏水、试管和胶头滴管外,无其他任何试剂和仪器。
某学生通过以下实验步骤即可鉴别它们。
请填写下列空白:
(1)各取适量固体于6支试管中,分别加入适量蒸馏水,有一支试管中的现象和其他5支明显不同,此试管中的现象是________________________,
据此现象鉴别出的一种物质是__________。
(2)分别将所剩5种溶液依次编号为A、B、C、D、E,然后进行两两混合。
观察到C没有出现任何现象;D分别和A、B、E混合时均产生了白色沉淀;B和E混合时既有白色沉淀产生,又有无色气体放出。
据此可推断出:
①A、C、D三种物质的化学式依次是________________。
②B、E两者中有一种可与A反应,它与足量A反应的离子方程式为__________________。
③在两两混合时,能最终确定B、E成分的实验现象及结论是_____________________。
(3)上述物质溶于水抑制水的电离,且溶液显酸性的物质的化学式为________,其溶液显酸性的原因是___________________。
【答案】白色固体不溶于水Mg(OH)2NaHSO4、KCl、BaCl2CO32-+2H+===H2O+CO2↑B、E两溶液,与A溶液混合时产生气体的是纯碱,否则是硫酸铝NaHSO4NaHSO4===Na++H++SO42-,所产生的H+抑制水的电离
【解析】
【分析】
(1)只有氢氧化镁不溶于水;
(2)剩余5种物质中,KCl与其它4种物质均不反应,氯化钡与纯碱、硫酸铝、硫酸氢钠均反应生成白色沉淀,纯碱与硫酸铝发生相互促进水解反应生成沉淀和气体;
(3)只有硫酸氢钠电离显酸性,抑制水的电离。
【详解】
(1)各取适量固体于6支试管中,分别加入适量蒸馏水,有一支试管中的现象和其他5支明显不同,此支试管中的现象是物质难溶于水,据此现象鉴别出的一种物质是Mg(OH)2,
因此,本题正确答案是:
白色固体不溶于水;Mg(OH)2;
(2)将所剩5种溶液依次编号为A、B、C、D、E,然后进行两两混合。
观察到C没有出现任何现象,可以知道C为KCl;D分别和A、B、E混合时均产生了白色沉淀,可以知道D为BaCl2;B和E混合时既有白色沉淀产生,又有无色气体放出,B、E为纯碱、硫酸铝中的一种,则A为NaHSO4。
①A、C、D三种物质的化学式依次是NaHSO4、KCl、BaCl2,
因此,本题正确答案是:
NaHSO4、KCl、BaCl2;
②B、E两者中有一种可与A反应,纯碱与氢离子反应,则它与足量A反应的离子方程式为CO32-+2H+===H2O+CO2↑,
因此,本题正确答案是:
CO32-+2H+===H2O+CO2↑;
③确定B、E成分的实验现象及结论是与A混合时产生气体的是纯碱,否则是硫酸铝,
因此,本题正确答案是:
B、E两溶液,与A溶液混合时产生气体的是纯碱,否则是硫酸铝;
(3)溶于水抑制水的电离的物质的化学式为NaHSO4,其溶液显酸性的原因是NaHSO4===Na++H++SO42-,所产生的H+抑制水的电离,
因此,本题正确答案是:
NaHSO4;NaHSO4===Na++H++SO42-,所产生的H+抑制水的电离。
3.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)Z的元素符号为_____,其原子结构示意图为_____。
(4)W与空气中含量最高的气体反应的产物化学式为_____。
【答案】NaCl2NaCl+2H2O
Cl2↑+H2↑+2NaOH取该溶液少许于试管中,滴加几滴淀粉溶液,若溶液变蓝,则有I2Na
Mg3N2
【解析】
【分析】
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Y的一种化合物预防Y元素缺乏,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的质子数为12,W为Mg,以此来解答。
【详解】
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X单质的化学方程式为2NaCl+2H2O
Cl2↑+H2↑+2NaOH。
(2)设计实验证明某水溶液中存在Y单质的方法为取该溶液少许于试管中,滴加几滴淀粉溶液,若溶液变蓝,则有I2;
(3)Z的元素符号为Na,其原子结构示意图为
;
(4)空气中含量最高的气体为氮气,则W与空气中含量最高的气体反应的产物化学式为Mg3N2。
4.用C、Mg和Al组成的混合物进行如下图所示实验。
填写下列空白。
(1)气体X为_________,固体Z为_____________。
(2)滤液Y中除H+外,还含有的阳离子为_________与__________;其中镁和稀硫酸反应的化学方程式为_________________________________________。
(3)滤液N中除Na2SO4和NaOH外,还含有的溶质为____________(填化学式);生成该物质的离子方程式为:
________________________________。
(4)生成固体M的离子方程式为:
________________________________。
【答案】H2CAl3+Mg2+Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑Na[Al(OH)4]Al3++4OH—==[Al(OH)4]—Mg2++2OH—==Mg(OH)2↓
【解析】
【分析】
本题主要考查镁、铝相关知识。
C与稀硫酸不发生反应,故固体Z为C,Mg、Al为活泼金属,能与非氧化性酸反应置换出H2,并生成相应的盐,故气体X为H2,滤液Y中溶质为H2SO4、MgSO4、Al2(SO4)3;加入过量的NaOH溶液后,生成可溶性的Na[Al(OH)4]和Na2SO4以及难溶物Mg(OH)2,由此分析作答。
【详解】
(1)由上述分析可知,气体X为H2;固体Z为C;
(2)由上述分析可知,滤液Y中还含有的阳离子为Mg2+、Al3+;其中镁和稀硫酸的反应的方程式为:
Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑;
(3)由上述分析可知,滤液N中还含有的溶质为Na[Al(OH)4];生成Na[Al(OH)4]的离子方程式为:
Al3++4OH-==[Al(OH)4]-;
(4)固体M为Mg(OH)2,生成Mg(OH)2的离子方程式为:
Mg2++2OH-==Mg(OH)2↓
5.X、Y、Z为三种常见的单质,Z为绿色植物光合作用后的产物之一,A、B为常见化合物.它们在一定条件下可以发生如图反应(均不是在溶液中进行的反应)(以下每个空中只需填入一种物质)
(1)X、Y均为金属时,此反应在工业上称为___反应,其反应方程式为________
(2)X为金属,Y为非金属时,A为__B__
(3)X为非金属Y为金属时,A为__B为_______
(4)X为非金属,Y为非金属时,A为_____B为______
【答案】铝热反应3Fe3O4+8Al
9Fe+4Al2O3CO2MgOCuOH2OSiO2CO
【解析】
【分析】
Z为绿色植物光合作用后的产物之一,应为O2,X+A
Y+B的反应为置换反应,X、Y为单质,A、B为氧化物。
【详解】
(1)当X、Y均为金属时,应为铝热反应,则X为Al、A为Fe3O4,Y为Fe,B为Al2O3,Z为氧气,
反应方程式为3Fe3O4+8Al
9Fe+4Al2O3;
(2)当X为金属、Y为非金属,应为Mg和CO2的反应,反应的方程式为:
Mg+CO2
MgO+C;
(3)当X为非金属时,Y为金属时,碳、氢气还原氧化铜符合此反应,A为CuO,B为H2O,反应方程式为CuO+H2
Cu+H2O;
(4)当X、Y均为非金属固体时,为C和SiO2的反应,反应的方程式为SiO2+2C
Si+2CO。
【点睛】
本题考查无机物的推断,题目难度中等,解答本题的关键是能把握常见单质+氧化物→单质+氧化物的置换反应的类型,注意把握常见相关物质的性质。
6.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
【解析】
【分析】
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。
【详解】
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,
故答案为:
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;
(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,
故答案为:
Mg3N2。
7.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
【解析】
【详解】
(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=
MgCO3·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。
【点睛】
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。
8.根据镁与二氧化碳的反应推测,钠也能在二氧化碳中燃烧,且固体产物可能为碳酸钠、氧化钠、碳中的两种或三种。
某兴趣小组用如下装置开展两个阶段的实验探究。
I、引发CO2与Na反应。
操作步骤为:
①按图连接装置,检验气密性,并往各装置中加入试剂;②打开装置a上活塞一段时间;③点燃d处酒精灯,使CO2与Na充分反应。
停止加热,继续通气体使双通直管冷却。
回答下列问题:
(1)操作①时,装置b中装入的试剂是___________;
(2)步骤②时,当观察到_________时,才能进入步骤③。
Ⅱ:
探究反应产物及反应机理。
取反应后双通管中固体物质29.2g进行如下实验:
①仔细观察固体,发现有黑色颗粒;
②将固体溶于足量的水并过滤、洗涤,得到1.8g滤渣(干燥);
③将滤液加水稀释配成250mL的溶液;
④取少量③的溶液,先加足量BaCl2溶液,再加酚酞试液,观察到白色沉淀及溶液变红;
⑤取25.0mL③的溶液,用3.0mol·L-1盐酸滴定,消耗盐酸20.00mL。
回答下列问题:
(3)反应后装置d中的固体物质为___________;
(4)通过计算分析:
29.2g残留固体中,各组分的质量各是多少?
________;
(5)该探究条件下,钠与二氧化碳反应的化学方程式为_______。
【答案】饱和NaHCO3溶液e装置中产生白色沉淀C、Na2O、Na2CO3碳的质量为1.8g;碳酸钠的质量为21.2g;氧化钠的质量为6.2g12Na+7CO2
3C+2Na2O+4Na2CO3
【解析】
分析:
由实验方案图可知,a为二氧化碳发生装置,d为二氧化碳与钠反应装置,通入d装置的二氧化碳应干燥并需除去二氧化碳中的HCl,因此b中应用饱和的碳酸氢钠溶液,c为干燥装置,吸收水蒸气。
反应需要排尽装置内的空气,当e装置中产生白色沉淀,说明空气中的二氧化碳排尽,再加热d处的酒精灯发生反应。
详解:
(1)根据上述分析,装置b是除去二氧化碳气体中的HCl,应用饱和的碳酸氢钠溶液,c为干燥装置,吸收水蒸气,故答案为饱和NaHCO3溶液;
(2)根据上述分析可知,反应需要排尽装置内的空气,当e装置中产生白色沉淀,说明空气中的二氧化碳排尽,再加热d处的酒精灯发生反应,故答案为e装置中产生白色沉淀;
(3)步骤①将干燥得到1.8g滤渣为不溶物碳;步骤③中最终所得固体质量为3.94g为碳酸钡,说明反应生成碳酸钠,根据碳元素守恒可知,碳酸钠的物质的量=
=0.02mol,故29.2g固体物质中碳酸钠的物质的量为
=0.2mol,其质量=0.2mol×106g/mol=21.2g,步骤④中盐酸滴定碳酸钠,消耗盐酸的物质的量为0.02mol×2=0.04mol,实际消耗HCl为3.0mol•L-1×0.020L=0.06mol,大于0.02mol,故溶液中含有氢氧化钠,说明反应中有氧化钠生成,故答案为C、Na2O、Na2CO3;
(4)根据(3)的分析,碳的质量为1.8g;碳酸钠的质量为21.2g;步骤④中盐酸滴定碳酸钠,消耗盐酸的
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