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1、2020-2021 精选高考化学易错题专题复习镁及其化合物及答案解析一、镁及其化合物1 卤块的主要成分是 MgCl2，此外还含 Fe3+、Fe2+和 Mn 2+等离子。若以它为原料按下图所示工艺流程进行生产，可制得轻质氧化镁。若要求产品尽量不含杂质，而且生产成本较低，请根据表1 和表 2 提供的资料，填写空白：表 1 生成氢氧化物沉淀的pH物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)2.73.73Fe(OH)7.69.62Mn(OH) 28.39.8Mg(OH)29.611.1Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以，常将它氧化为Fe3+，生成 Fe(OH)3 沉淀除去表 2 原料价格表物质价格 /
2、 （元吨 -1 ）漂液（含 25.2%NaClO）450双氧水（含 30%H2O2）2400烧碱（含 98%NaOH）2100纯碱（含 99.5%Na2CO3）600（1）在步骤中加入的试剂X，最佳的选择是_，其作用是_；（ 2）在步骤中加入的试剂应是 _ ；之所以要控制 pH=9.8，其目的是 _ 。（3）在步骤中加入的试剂Z 应是 _；（4）在步骤中发生反应的化学方程式是_ 。【答案】漂液 (或 NaClO)将 Fe2+氧化为 Fe3+烧碱 (或 NaOH) 使 Fe3+、 Mn 2+沉淀完全，又尽量减少 Mg 2+的损失纯碱 (或 Na2 CO3) MgCO3+H2 OMg(OH)2 +
3、CO2【解析】【分析】为除去 Fe2+，先将 Fe2+氧化成 Fe3+，然后加入NaOH 调节 pH 为 9.8，然后在滤液中加入纯碱将 Mg2+从溶液中以MgCO3 沉淀出来，然后加热煮沸可得到Mg(OH)2，灼烧后得到MgO。【详解】(1)步骤是为了将Fe2+氧化成 Fe3+，并在控制合适的 pH 条件时生成 Fe(OH)3沉淀而除之虽然漂液和 H222 2O 都可采用，但对比表 2 提供的原料价格可以看出，漂液比H O 的价格低得多，所以选漂液最合理；(2)步骤的目的在于使除Mg 2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀，以便通过过滤而除去，应加入NaOH，如加入纯碱，不能达到较高的
4、PH，且易生成碳酸镁沉淀，分析表 1 提供的数据：除去杂质离子合理的pH 范围是 3.7 pH 9.8，在此范围内，如果 pH 过高，就会有大量的Mg2+生成 Mg(OH)2而进入沉淀中，从而导致生产成本的提高为了兼顾产品质量和生产成本，选择pH=9.8 最合理，当然此时Mg 2+也会部分生成 Mg(OH)2 沉淀，但由于卤块价格低廉，这点不可避免的损失还是可以承受的，以此保证产品的纯度值得；(3)步骤的目的是将Mg 2+从溶液中沉淀出来从MgCl2 制得 MgO，有两种可行的方法，一种是向溶液中加入烧碱，另一种方法是向溶液中加入纯碱，此处选用后一种方法更合理一方面，加烧碱生成的中间产物Mg(
5、OH)2 是胶状沉淀，会造成过滤困难，更重要的是反应过程中不能进行轻化处理，只能得到重质氧化镁；加纯碱生成的中间产物MgCO3 呈粗颗粒状，易过滤， MgCO3 在水中经一段时间的加热会有部分反应生成CO2，由于 CO2 气体的产生，使沉淀变得疏松，灼烧沉淀后得到的是轻质氧化镁另一方面，对比表2 中烧碱和纯碱的价格可以看出，纯碱比烧碱价格低得多，采用纯碱路线既合理又经济；(4)步骤中反应的化学方程式为：MgCO3 +H2 OMg(OH)2 +CO2。2 以硼镁泥 ( 主要成分为MgSiO 3、 Fe2O3 及少量 A l 2O3 、FeO 和 MnO) 为原料制备高纯Mg(OH) 2 的流程如
6、下：己知：常温下此体系中各氢氧化物开始沉淀与沉淀完全时的pH 范围如下表所示：pH 值Mg(OH) 2Mn(OH) 2MnO(OH ) 2Fe(OH) 2Al(OH) 3Fe(OH) 3开始沉淀时9.37.17.87.63.72.3沉淀完全时10.810.89.89.64.73.7温度高于 340时Mg(OH) 2开始分解为MgO2和 HO。(1)“浸取”时，为提高镁的浸取率可行的措施为_ 。a. 将硼镁泥制成浆料b. 降低浸取温度c.用盐酸多次浸取(2)“浸取”时， MgSi O3 与盐酸反应的化学方程式为_ 。(3)“除铁、铝”时，需调节溶液pH 范围为 _ 。(4) “除 Mn 2+”时
7、发生反应的离子方程式为 _；过滤 3 所得滤渣中含有 MnO(OH ) 2 和 _。(5) “沉镁”时，反应温度与 Mg(OH) 2 的产率如图所示，当温度超过 60，随温度再升高， Mg(OH) 2 产率反而降低，其原因可能是 _ 。【答案】 acMgSi O3+2HCl+( n- l)H 2O=MgCl 2+SiO2nH2O4. 7pH7.1Mn 2+H 2O2+2OH - =MnO(OH) 2 +H 2OMg(OH) 2 氨水挥发加剧，导致溶液中氨水浓度降低。【解析】（1）此处主要考查反应速率的影响因素，所以要想加快酸溶解速率可以从外因浓度、温度、接触面积等考虑，可以采取升温、把硼镁泥粉
8、碎、搅拌等措施，答案选ac 。(2) 根据滤渣 1 可知： MgSiO 3 与盐酸反应生成 SiO2nH2O，还有产物 MgCl2、 H2O方程式为MgSiO 3+2HCl+(n-l)H2O=MgCl 2+SiO 2 nH 2O（3）加入双氧水后，Fe2+转化为 Fe3+，要使 Fe3+、 Al 3+完全沉淀， pH 必须大于或等于4.7 ，2+小于或等于7.1 ，所以答案为 4.7pH0) ，该温度下平衡常数K0.263 。若生成 1mol B ，则吸收的热量 _( 选填“大于”、“等于”或“小于”)a kJ ；若加入过量的A，则 C 的转化率 _( 选填“升高”、“不变”或“降低” ) ；
9、若容器内压强不再随时间变化，则该反应_( 选填“达到”、“未达到”或“不一定达到” ) 化学平衡状态；该反应达到化学平衡状态时，若C 0.100 mol L 1 1，则 D _molL 。【答案】 FeOCO2 2MgC 2MgOOFe3O4 等于不变不一定达到0.0263【解析】【分析】由 G 为黑色非金属单质，可判断反应(3)为 Mg 在点燃的条件下与CO2 的反应，因此D 、G分别为 CO2 和单质碳。 E 与单质碳反应生成CO2，则 E 为氧气，由F 具有磁性知 F 为3 4B为Fe(1)中信息知A为FeO(4)中C若为一种气体，应为CO，Fe O，进而推知，结合，根据上述推断可以知道
10、反应A(s) C(g) ? B(s) D(g)akJmol 1( 0) 就是 FeO(s)Ha2H a kJmol 1a0) ，A为固体FeOCO(g) ? Fe(s) CO(g)(，加入该物质对平衡的移动没有影响，不会提高CO 的转化率；上述反应是一个反应前后气体分子数不变的反应，因此容器内压强自始至终是一个恒量，故压强不变不能作为达到化学平衡状态的判断标准；若 c(CO)= 0.100 mol L 1，根据 c(CO2)=K c(CO) 计算 c(CO2)。【详解】由 G 为黑色非金属单质，可判断反应(3)为 Mg 在点燃的条件下与 CO2 的反应，因此D 、G分别为 CO2 和单质碳。
11、E 与单质碳反应生成CO2，则 E 为氧气，由 F 具有磁性知 F 为Fe3 O，进而推知 B 为 Fe，结合 (1)中信息知 A 为 FeO， (4) 中 C 若为一种气体，应为CO，4根据上述推断可以知道反应A(s) C(g) ? B(s) D(g)H a kJmol 1( a0) 就是 FeO(s)CO(g) ? Fe(s) CO(g)kJmol 1( 0) ，A 为固体 FeO，2H aa(1) 由上述分析可以知道， A 为 FeO，因此，本题正确答案是： FeO；(2) 反应 (3)的化学方程式是：2 2MgC 2MgO，CO因此，本题正确答案是：CO2 2MgC 2MgO；(3)
12、由上述分析可以知道 :E 为 O2、 F 为 Fe3O4，因此，本题正确答案是： O2；Fe3O4；(4)C 若为一种气体 ,应为 CO,根据上述推断可以知道反应A(s) C(g) ? B(s) D(g)Ha 1 1A2H a kJmol( a0) ，为固体kJmol ( a0) 就是 FeO(s) CO(g)? Fe(s) CO(g)FeO，加入该物质对平衡的移动没有影响,不会提高 CO 的转化率 ,若生成 1mol B ，则吸收的热量等于 a kJ；上述反应是一个反应前后气体分子数不变的反应，因此容器内压强自始至终是一个恒量，故压强不变不能作为达到化学平衡状态的判断标准；若 c(CO)=0
13、.100mol/L ，因为 c(CO 2)=K c(CO) ，故 c(CO2 )=0.263 0.1mol/L=0.0263mol/L ，因此，本题正确答案是；等于；不变；不一定达到；0.0263。8 工业上通常利用SiO2 和碳反应来制取硅，写出反应的化学方程式_。工业上还可以利用镁制取硅，反应为2Mg+SiO=2MgO+Si，同时会发生副反应：2Mg + Si=Mg 2Si 。如图是进行Mg与 SiO2 反应的实验装置，试回答下列问题：（1）由于O2 和H2O（ g）的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X 作为保护气，试管中的固体药品可选用_(填序号) 。A石灰石B锌粒C纯碱（2）实
14、验开始时，必须先通一段时间X 气体，再加热反应物，其理由是_；当反应引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，其原因是_ 。（3）反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因是副产物MgSi遇盐酸迅速反应生成SiH （硅烷）气体，然后 SiH424自燃。用化学方程式表示这两个反应_， _。【答案】 SiO2+ 2CSi + 2CO b防止加热条件下2与空气混合爆炸2HMg 与 SiO的反应是放热反应Mg2244222Si 4HCl= 2MgCl SiH SiH2O = SiO2H O【解析】试题分析：碳和二氧化硅反应生成硅和CO，据此书写方程式；Mg
15、为活泼金属，在空气中点燃可以和O2、CO2、 H2O反应，在工业中利用镁制取硅：需排尽装置中的空气，实验中应通入气体X 作为保护气， X 由稀硫酸制得，根据题干（1）信息可知，用锌和稀硫酸制得的氢气排空装置中的空气，氢气和空气的混合气体燃烧会发生爆炸，所以反应开始前应该先通氢气排尽装置中的空气，X 为氢气，通过浓硫酸进行干燥，据此分析解答。解析：碳和二氧化硅在高温下反应生成硅和CO，反应的化学方程式为SiO2+ 2CSi +2CO 。（1） Mg可以与 CO、 N 发生化学反应， Mg与氢气不能发生反应，因此可用氢气作为保护22气；选用的药品为稀硫酸和锌粒，再用浓硫酸干燥，答案选b；（2）装置
16、中有空气，若不用氢气排空装置中的空气，氢气和空气的混合气体燃烧会发生爆炸，所以反应开始前应该先通氢气排尽装置中的空气；Mg与 SiO 反应的条件是加热，当反2应引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，这说明Mg与 SiO2 的反应是放热反应；（3） Mg2Si 遇盐酸迅速反应生成 SiH4（硅烷），其反应的方程式为：Mg2Si 4HCl 2MgCl2SiH4，SiH4 常温下是一种不稳定、易自燃的气体，反应的方程式为SiH422 2O SiO 2H2O，所以往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星。9 较活泼金属与硝酸反应，产物复杂。如一定浓度的硝酸与镁反应，可同时得到NO、NO2、N2
17、三种气体。某同学欲用下列仪器组装装置来直接验证有NO、 NO2 生成并制取氮化镁。（假设实验中每步转化均是完全的）已知： NO2沸点是 21.1 、熔点是 - 11； NO的沸点是 - 151、熔点是遇水会发生水解。回答下列问题：（1）为达到上述实验目的，所选用的仪器的正确连接方式是（_）- 164；氮化镁( 填序号 ) 。a. ADCFBFEb. ACDFBFEc. A F C D F B Ed. A F D C F B E（ 2）确定还原产物中有 NO2的现象是 _ ，实验中两次使用装置 F，第二次使用装置 F 的作用是 _ 。（ 3）实验前需先打开开关 K，向装置内通 CO2气体，其目的
18、是 _，当_时停止通入CO2。（ 4）实验过程中，发现在 D 中产生预期现象的同时， C 中溶液颜色慢慢褪去，试写出C中反应的离子方程式 _ 。（5）在 A中反应开始时，某同学马上点燃B 处的酒精灯，实验结束后通过测定发现B 处的产品纯度不高，原因是 _ （用化学方程式回答）。（6）验证 B 处有氮化镁生成的方法是_ 。【答案】 aD中有红棕色液体生成防止 E 中水蒸气进入B 中，造成产物不纯排除装置内空气，防止干扰实验E 中产生白色沉淀-+2+-+2H2O5NO+3MnO4+4H =3Mn +5NO3CO+2Mg2MgO+C取 B 中固体少量于试管中，向其中加入少量水，若产生能使湿润2的红色
19、石蕊试纸变蓝的气体，则B 中有氮化镁生成【解析】试题分析：本题考查Mg 与 HNO3反应产物的探究以及Mg3N2 的制备，涉及装置的连接、物质的检验、方程式的书写 。（1）根据题意 “一定浓度的硝酸与Mg 反应可同时得到NO、 NO2、 N2”， 若有 NO2 生成则气体呈红棕色，根据已知NO 2、 NO 的熔沸点，在装置D 中可将 NO2 冷凝为液态，可观察到装置 D 中有红棕色液体生成 ；利用 NO 具有还原性，用装置 C 中酸性 KMnO4 溶液验证NO；根据已知 Mg 3N2 遇水会发生水解，与 Mg 反应的 N2 必须是干燥的 ，气体在进入装置 B 之前必须用浓硫酸干燥 N2，且要防
20、止 H2 O（ g）进入制备 Mg 3N2 的装置；装置的连接顺序为： ADCFBFE， 答案选 a。（2）根据上述分析，确定还原产物中有NO2 的现象是：装置D 中有红棕色液体生成。 Mg3N2 遇水会发生水解，实验中两次使用装置F，第一次使用装置F 的作用是 ：干燥N2；第二次使用装置F 的作用是：防止E 中 H2O（g）进入 B 中，使 Mg 3N2 不纯 。（ 3）由于 NO 能与 O2 反应生成 NO2，会影响 NO2、 NO 的验证，实验开始前要排出装置中空气 ，所以实验前先打开开关 K，向装置内通 CO2 气体，其目的是：排除装置内空气，防止干扰实验 ；当观察到装置 E 的 Ba
21、（ OH） 2 溶液中产生白色沉淀时，表明装置中空气已经排尽，停止通入 CO2。（4）装置 D 中观察到有红棕色液体出现，装置C 中溶液颜色慢慢褪去，说明酸性KMnO4溶液将 NO 氧化成 NO3-，同时 MnO 4-被还原成 Mn 2+，反应可写成 NO+MnO4- NO3-+Mn2+， N 元素的化合价由 +2 价升至+5价， Mn 元素的化合价由 +7 价降至 +2 价，根据得失-2+，结合原子守恒、电荷守恒，写出离子方程式电子守恒配平为 5NO+3MnO4 5NO3 +3Mn为 5NO+3MnO 4-+4H+=5NO3-+3Mn 2+2H2O。（5）在 A 中反应开始时，马上点燃B 处的酒精灯， Mg 与 CO2 发生置换反应生成MgO 和C，导致实验结束后B 处制得的Mg 3N2 纯度不高， Mg 与 CO2 反应的化学方程式为2Mg+CO22MgO+C。（6） Mg 3 22332生成只要检验 B 处固体N遇水发生水解生成 Mg（ OH）和 NH ，检验有MgN中加水产生 NH3 即可 ，验证 B 处有 Mg3