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1、备战高考化学镁及其化合物的推断题综合题试题含详细答案一、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 / （元吨 -1
2、）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 +CO2【解析】【
3、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PH，且易生成碳
4、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(OH)2 是胶状
5、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 的流程如下：己知：常温下
6、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+”时发生反应的离子方
7、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、把硼镁泥粉碎、搅拌等措施，
8、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 4.7pH7，另一种 pH7，该盐为偏铝酸盐，另一种pH7，该盐为铝盐，两种溶液混合时发生反应的离子方程式为3AlO2-3+23+Al +6H O=Al(OH) ；(5)铁在高温下和水蒸气反应产生Fe3O4 和 H2，在该反应中Fe 失
9、去电子变为 Fe3O4， H2O 中的 H 得到电子变为 H2， 3 mol Fe 失去 8 mol 电子，故反应的电子转移表示为：。【点评】本题考查无机物推断，物质的颜色、物质的特殊性质等是推断突破口，需要学生熟练掌握元素化合物知识，结合元素及化合物的结构与性质分析、解答。6 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： 按图连接装置，检验气密性，并往各装置中加入试剂； 打开装置a 上活塞一段时间； 点燃 d 处酒精灯，使CO2 与 Na 充分反
10、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 时，装置 b 中装入的试剂是 _；（ 2）步骤 时，当观察到 _时，才能进入步骤 。：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： 仔细观察固体，发现有黑色颗粒； 将固体溶于足量的水并过滤、洗涤，得到1 8 g 滤渣（干燥）； 将滤液加水稀释配成250mL的溶液； 取少量 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； 取 25 0mL 的溶液，用-1盐酸滴定，消耗盐酸 2000mL。回答下列问题：3 0mol L（3）反应后装置d 中的固体物质为 _；（4）通过计算分
11、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+7CO23C+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
12、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）步骤将干燥得到1.8g滤渣为不溶物碳；步骤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3.94 g= 197g / mol =0.02mol ，故 29.2g 固体物质中碳酸钠的物质的量为250mL0.0
13、2 mol25mL=0.2mol ，其质量 =0.2mol 106g/mol=21.2g，步骤中盐酸滴定碳酸钠，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
14、，故溶液中含有氢氧化钠，说明反应中有氧化钠生成，滴定中氢氧化钠消耗的HCl 为 0.06mol-0.04mol=0.02mol，根据钠离子守恒可知氧化钠的物质的量为 0.02mol =0.01mol ，故 29.2g固体物质中氧化钠的物质的量为2250mL=0.1mol ，其质量为0.1mol 62g/mol=6.2g，故答案为碳的质量为1.8g；0.01mol25mL碳酸钠的质量为 21.2g；氧化钠的质量为6.2g；（5）根据（ 4）中的计算可知产物为C、 Na O 和 Na CO ，三者物质的量之比为2231.8g12 g / mol： 0.1mol ： 0.2mol=3 ： 2： 4，
15、故反应方程式为：12Na+7CO23C+2Na2O+4Na2CO3，故答案为12Na+7CO23C+2Na2O+4Na2CO3。点睛：本题考查物质组成与探究，涉及对实验方案的理解、实验基本操作、化学计算与数据处理等，确定生成物的成分以发生的反应是难度，也是易错点，注意不能直接利用固体物质质量减去碳与碳酸钠的质量确定氧化钠的质量。7 某兴趣小组根据镁与沸水的反应推测镁也能与饱和碳酸氢钠溶液反应。资料显示：镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。该兴趣小组设计了如下实验方案验证产物并探究反应原理。实验：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中，迅速反应
16、，产生大量气泡和白色不溶物，溶液由浅红色变为红色。(1) 该小组对反应中产生的白色不溶物作出如下假设：假设 1：可能为 _ 。假设 2：可能为MgCO3。假设3：可能是碱式碳酸镁 xMgCO3 yMg(OH)2。(2) 设计定性实验确定产物并验证假设：实验序号实验预期现象和结论实验将实验中收集到的气体点燃_实验取实验中的白色不溶物，洗涤，产生气泡，沉淀全部溶解；白色不加入足量_3溶物可能含有 MgCO实验取实验中的澄清液，向其中加入产生白色沉淀；说明溶液中存在的少量 CaCl 2 溶液离子有 _(3) 设计定量实验确定实验的产物：称取实验中所得干燥、纯净的白色不溶物6.20g，充分加热灼烧至不
17、再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置A(盛足量浓硫酸 ) 和 B( 盛足量碱石灰 ) 中，装置 A 增重 0.36 g ，装置 B 增重 2.64 g ，则白色不溶物的化学式为 _。【答案】 Mg(OH)2 能安静燃烧、产生淡蓝色火焰，证明该气体为氢气稀盐酸32( 或稀硫酸 )COMg(OH)2 或 Mg(OH)2或 Mg(OH)2(CO3) 33MgCO3MgCO4【解析】【分析】（ 1） .依据猜测可知白色不溶物可能是Mg(OH)2 或 MgCO3 或 xMgCO3yMg(OH) 2；（ 2） .依据实验的现象分析，镁条和碳酸氢钠溶液迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，可以说明镁
18、与饱和碳酸氢钠溶液反应能生成一种无色气体和一种白色不溶物；气体安静燃烧、产生淡蓝色火焰，说明该气体具有可燃性，再根据质量守恒定律反应前后元素种类不变分析出是氢气；依据实验的推断分析，加入一种试剂产生气泡可知碳酸盐与酸反应产生二氧化碳，所以加入的是酸，有气泡产生，说明含有碳酸镁；加入盐酸沉淀全部溶解；依据实验加入氯化钙生成沉淀证明含有碳酸根离子；（ 3） .根据 B 中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算出碳酸镁的质量，剩余的就是氢氧化镁的质量 。【详解】(1).根据假设2 和 3，推出假设1：白色不溶物可能为Mg(OH) 2，故答案为：Mg(OH) 2；在水中存在
19、水解平衡和电离平衡：HCO3 H2O(2).HCO3H2CO3 OH、HCO3H2 CO3， Mg 和 OH不反应， Mg 和 H 反应产生氢气，因此气体可能为氢气，若气体点燃后能安静燃烧、产生淡蓝色火焰，则该气体为氢气；根据假设，应加入足量的稀盐酸或稀硫酸，沉淀全部消失，且产生气体，说明沉淀中含有碳酸镁；加入 CaCl2 溶液，出现沉淀，说明溶液中含有CO32 ，故答案为：能安静燃烧、产生淡蓝色火焰，证明该气体为氢气；稀盐酸 (或稀硫酸 )； CO32 ；(3).浓硫酸的作用是吸收水蒸气，根据H 元素守恒，可得nMg(OH)2 n(H2O) 0.02 mol，碱石灰的作用是吸收CO2，根据
20、C 元素守恒，可得 n(MgCO320.06 mol ，因此32) n(CO )MgCO Mg(OH) 0.06 0.023 1，化学式为 3MgCO3223423 3，故答案为：Mg(OH)或 Mg(OH) 3MgCO或 Mg (OH) (CO )3MgCO Mg(OH) 或 Mg(OH) 3MgCO 或 Mg (OH) (CO ) 。3223423 3【点睛】本题主要从定性和定量两个方面测定物质的种类，第（2）问是难点，解答的关键在于要知道碳酸根离子与酸反应能产生二氧化碳，镁和氢离子反应生成氢气，题目难度较大。8 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
21、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+3HO(g)Fe2O3+3H2(2) 把 NaOH、 MgCl2、 AlCl 3 三种固体组成的混合物溶于足量水后，产生1.16g 白色沉淀，再向所得浊液中逐渐加入 1.00mol/LHCl 溶液，加入 HCl 溶液的体积与生成沉淀的关系如图所示。A点的沉淀物的化学式为_。写出 A 点至 B 点发生反应的离子方程式：_。某溶液中溶有MgCl2 和 AlCl 3 两种溶质，若把两者分开，应选用的试剂为：_和盐酸。NaOH溶
22、液、C点（此时沉淀恰好完全溶解）HCl溶液的体积为_mL。【答案】 AMg(OH)2AlO2- +H+H2O= Al(OH)3CO2130.0 （130也给分）【解析】（ 1）金属钠非常活泼，能够与水、氧气等物质发生反应，但与石蜡油或煤油不反应，可以保存在石蜡油或煤油中， A 正确；铝的熔点低，加热后会熔化，但铝在氧气中燃烧生成氧化铝，因为氧化铝的熔点高，加热时氧化膜包裹着内层的熔化的铝而不会低落，B 错误；铁单质与水蒸气反应生成四氧化三铁而非氧化铁，C错误；正确选项A。（ 2）从题给信息中可知：产生的白色沉淀加盐酸后，沉淀质量不变，说明原溶液中氢氧化钠过量，所以 1.16g 白色沉淀为氢氧化
23、镁，而氢氧化铝沉淀溶于过量的氢氧化钠，溶液中存在偏铝酸根离子，继续加盐酸，会发生-+AlO2 +H+H2O= Al(OH) 3 ，沉淀达到最大值 ，为氢氧化镁和氢氧化铝沉淀质量之和（B 点）；接着再加入足量的盐酸，两种沉淀都溶于酸中，沉淀消失；A点的沉淀物为氢氧化镁，化学式为Mg(OH)2；正确答案： Mg(OH)2。写出 A 点至 B 点发生反应为偏铝酸根离子与适量盐酸反应生成氢氧化铝沉淀，离子方程式：AlO-+-+。2+H +HO= Al(OH)3；正确答案： AlO+H +HO= Al(OH)3222含有 MgCl2 和 AlCl 3 的混合液中，先加入足量的氢氧化钠溶液，生成氢氧化镁沉
24、淀和偏铝酸钠溶液，过滤，得到沉淀氢氧化镁，再加适量的盐酸，生成MgCl ；滤液为偏铝酸钠溶2液，通入足量二氧化碳气体，生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液，过滤得到沉淀固体，再加入适量盐酸，得到AlCl 3，从而实现二者的分离；正确答案：CO2。根据上述分析可知：氢氧化镁沉淀质量为1.16克，物质的量为0.02 mol ，AB 过程为-+-3AlO2+H+H2O= Al(OH) 3，共消耗盐酸的量为（ 30-10 ） 101=0.02 mol ，生成 Al(OH) 3 沉淀的量为 0.02 mol，两种沉淀恰好与盐酸反应只生成氯化镁和氯化铝溶液，根据氯离子守恒可得： V(HCl) 1=0.02 2+
25、0.02 3=0.1, V(HCl)=0.1L=100mL, C点（此时沉淀恰好完全溶解） HCl 溶液的体积为30+100=130.0 mL, 正确答案： 130.0 （ 130 也给分）。9 （ 1）等物质的量的钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，产生的氢气在相同条件下的体积比为 _。（2）等质量的钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，产生的氢气在相同条件下的体积比为_。（3）分别将 0.2mol 的钠、镁、铝分别投入100ml 1mol L 1 的盐酸溶液中，三者产生的氢气在相同条件下的体积比为 _。【答案】 1:2:3 1/23:1/12:1/9 =36： 69：922:1:1【解析】 (1)金属完
26、全反应，令金属的物质的量为1mol，根据电子转移守恒，Na 生成氢气的物质的量 =0.5mol ， Mg 生成氢气为=1mol ， Al 生成氢气为=1.5mol ，相同条件下，气体体积之比等于其物质的量之比，则Na、 Mg、 Al 生成氢气体积之比 =0.5mol ： 1mol： 1.5mol=1 2 3；(2)金属完全反应，令质量为1g，则：2Na H24621g= gMg H22421g= g2Al 3H 25461g= g故 Na、 Mg 、Al 生成氢气的质量之比 = g g g =36 69 92；(3)100mL 1mol/L 的盐酸的物质的量为0.1L 1mol/L=0.1mol，若将 0.2mol 金属钠、镁、铝分别投入到 100mL 1mol/L 的盐酸中，可知三种金属都过量，盐酸不足，完全反应，但金属钠能与水反应继续生成氢气，所以镁