2020屆高考化學第二輪專題復習課時提升訓練鎂及其化合物的制備與實驗探究一、選擇題1、某研究性學習小組為了探索鎂粉與溴水反應的機理，做了如下四組實驗：①將鎂粉投入冷水中，未見任何現象；②將鎂粉放入溴水中，觀察到的只是開始時產生極少量的氣泡，但溴水的顏色會逐漸褪去；③將鎂粉放入液溴中，未觀察到任何明顯現象；④向含足量鎂粉的液溴中滴加幾滴水，觀察到溴的紅棕色很快褪去。則下列關于鎂與溴水的反應機理的論述中正確的是()A．鎂粉與液溴反應B．鎂粉在水的催化下與溴發生反應C．產生極少量的氣泡是由于鎂粉與水反應得到的D．鎂粉只與溴水中的酸反應答案：B解析：由①知鎂粉與水不反應，故C項錯誤；由③知鎂粉與液溴不反應，故A項錯誤；由②知開始時產生極少量的氣泡，溴水的顏色會逐漸褪去，鎂粉與溴水中的酸反應，但主要與溴水中的溴反應，同時結合④知水在反應中作催化劑，故D項錯誤、B項正確。2、現有100mLMgCl2和AlCl3的混合溶液，其中c(Mg2＋)＝2mol·L－1，c(Cl－)＝7mol·L－1，要使Mg2＋轉化成Mg(OH)2并使Mg2＋和Al3＋分離開來，至少需要4mol·L－1的NaOH溶液()A．140mLB．120mLC．200mLD．80mL答案：C解析：溶液中，n(Cl－)＝0.1L×7mol·L－1＝0.7mol，n(Mg2＋)＝0.1L×2mol·L－1＝0.2mol，所以n(Al3＋)＝0.1mol，將100mL此溶液中的Mg2＋轉化為Mg(OH)2沉淀并分離出來，反應后為NaCl、NaAlO2的混合液，由原子守恒可知，n(NaOH)＝n(Na)＝n(Cl)＋n(Al)＝0.7mol＋0.1mol＝0.8mol，至少需要NaOH溶液的體積為eq\f(0.8mol,4mol·L－1)＝0.2L＝200mL。3、從海水中提取鎂的工藝流程可表示如下：下列說法不正確的是()A．用此法提取鎂的優點之一是原料來源豐富B．步驟⑥電解MgCl2時陰極產生氯氣C．步驟⑤可將晶體置于HCl氣體氛圍中脫水D．上述工藝流程中涉及化合、分解和復分解反應答案：B解析：電解MgCl2時陽極產生氯氣，陰極產生Mg。4、Mg、Al組成的混合物與足量鹽酸反應，產生標準狀況下的氫氣4.48L，下列推斷中不正確的是（）A．參加反應的Mg、Al共0.2molB．參加反應的HCl為0.4molC．Mg、Al在反應中共失去0.4mol電子D．若與足量的稀硫酸反應能產生0.2molH2答案：A解析：反應的實質為：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑。n(H2)＝eq\f(4.48L,22.4L·mol－1)＝0.2mol，則參加反應的n(H＋)＝0.4mol。若換成稀H2SO4，同樣產生0.2molH2。依據得失電子守恒，由2H＋→H2得電子總數為0.2mol×2＝0.4mol，故C正確。0.2molMg提供0.4mol電子，0.2molAl則提供0.6mol電子，0.2molMg、Al混合物提供的電子數大于0.4mol小于0.6mol，A不正確。5、海水中含有MgCl2，是鎂的重要來源之一。從海水中提取鎂，可以按照如下步驟：①把貝殼制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、過濾、洗滌沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反應，結晶、過濾、干燥產物；④將所得產物熔融后電解。關于提取鎂，下列說法不正確的是()A．此法的優點之一是原料來源豐富B．進行①②③步操作的目的是從海水中提取MgCl2C．第④步電解會產生Cl2D．以上提取鎂的過程中涉及的反應有分解反應、化合反應和置換反應答案：D解析：利用海水和貝殼原料來源豐富。①步用于生成Ca(OH)2，包括分解和化合兩個反應，②步用于生成Mg(OH)2，為復分解反應，③步用于制備MgCl2，也是復分解反應，④步為電解熔融MgCl2得到鎂，為分解反應。6、在托盤天平的兩盤上各放上一個盛有36.5g質量分數為20%的鹽酸的燒杯，調節天平至平衡。現將物質的量相同的兩種物質分別放入兩燒杯中，都恰好完全反應，此時天平仍保持平衡。則加入的物質可能是()A．MgO和MgCO3 B．Mg和MgCO3C．MgO和Mg(OH)2 D．MgO和Mg答案：A解析：兩托盤中鹽酸的質量相等，兩者恰好完全反應，消耗的Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2的物質的量相等。A項，雖然等物質的量MgCO3的質量大于MgO的質量，但是MgCO3反應后放出CO2，也可以從化學式比較，MgCO3也可以寫成MgO·CO2，反應后CO2放出，剩余的都是MgO跟鹽酸反應，所以兩托盤保持平衡；B項，MgCO3的質量大于Mg的質量，兩者放出氣體后MgCO3的質量大于Mg的質量，天平不平衡；C項，Mg(OH)2的質量大于MgO的質量，反應不放出氣體，天平不平衡；D項，Mg的質量小于MgO的質量，反應時Mg放出H2，質量更小，天平不平衡。7、0.1mol鎂粉分別在足量的O2、CO2、N2中燃燒，生成的固體的質量依次為m1、m2、m3，下列關系式正確的是()A．m2>m1>m3B．m1＝m2>m3C．m1＝m2＝m3 D．m3>m2>m1答案：A解析：有關反應的化學方程式依次為2Mg＋O2eq\o(=,\s\up14(點燃))2MgO；2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up14(點燃))2MgO＋C；3Mg＋N2eq\o(=,\s\up14(點燃))Mg3N2，根據反應方程式易知0.1molMg分別在足量的O2、CO2、N2中燃燒后，固體的質量分別增加1.6g、2.2g、0.93g。二、非選擇題8、Mg(OH)2可用于制造防火材料。工業上，以蛇紋石為原料制備氫氧化鎂的工藝流程如下：已知：①蛇紋石的主要成分為3MgO·2SiO2·2H2O，還有少量Fe2O3、FeO、CaO和Al2O3。②幾種金屬氫氧化物沉淀的pH如下：M(OH)nFe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2開始沉淀的pH7.01.93.49.1完全沉淀的pH9.03.24.711.1(1)酸A宜選擇________(填字母)；加入酸A適當過量，但不宜過多，其原因是_________________。a．硝酸b．稀硫酸c．鹽酸d．氫碘酸(2)試劑B可選擇NaClO。用離子方程式表示加NaClO的目的：______。(3)試劑C可能是MgCO3或MgO，加入過量試劑C的目的是_____________。濾液A中含有的陽離子主要是________________(填離子符號)。(4)向過濾Ⅱ所得濾液中加入一定量氨水，鎂離子的轉化率與溫度的關系如圖所示。寫出鎂離子沉淀的離子方程式：__________________。溫度高于50℃時，Mg2＋的轉化率降低，其主要原因是______________。(5)若濾渣B只含兩種物質，且濾渣B的總物質的量為bmol；試劑C為MgCO3或MgO。原礦石中鎂元素質量分數為a%，現有100t這種礦石，按上述流程制備氫氧化鎂，理論上制得Mg(OH)2的質量為________kg(用含a、b的代數式表示)。答案：(1)b加入過多酸A，消耗試劑C和氨水增多，成本增大(2)2Fe2＋＋ClO－＋2H＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O(3)使Al3＋、Fe3＋完全轉化成Al(OH)3、Fe(OH)3NHeq\o\al(＋,4)(4)Mg2＋＋2NH3·H2O=Mg(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)溫度高于50℃，氨水揮發和NH3·H2O分解的速率增大(5)58×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3b,2000)＋\f(1000a,24)))解析分析礦石成分知，加入酸A的目的是溶解金屬氧化物，同時將鈣離子沉淀。沉淀時將亞鐵離子轉化成氫氧化鐵沉淀。(1)酸A宜選擇稀硫酸，將雜質鈣離子轉化成硫酸鈣，故選b。加入試劑C、氨水是調節溶液的pH，若酸溶時加入過多的硫酸，會消耗大量的試劑C、氨水等，增大生產成本。(2)濾液呈酸性，其離子方程式為2Fe2＋＋ClO－＋2H＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O。(3)加入碳酸鎂或氧化鎂，使鐵離子、鋁離子完全轉化成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀。濾液A中主要的陽離子是銨根離子。(4)硫酸鎂與氨水反應的離子方程式為Mg2＋＋2NH3·H2O=Mg(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)。50℃之前，隨著溫度升高，反應速率加快，鎂離子轉化率增大；在50℃之后，隨著溫度升高，氨水揮發和NH3·H2O分解的速率增大，氨水濃度是影響Mg2＋轉化率的主要因素，反應物濃度減小，故鎂離子轉化率降低。(5)根據電荷守恒知，3MgO＋2Fe3＋＋3H2O=3Mg2＋＋2Fe(OH)3,3MgO＋2Al3＋＋3H2O=2Al(OH)3＋3Mg2＋。加入試劑C的物質的量：2n(C)＝3n(Al3＋)＋3n(Fe3＋)，n(Mg2＋)＝eq\f(3nAl3＋＋3nFe3＋,2)。根據鎂元素質量守恒知，m[Mg(OH)2]＝(eq\f(3b,2)mol＋eq\f(100×106g×a%,24g·mol－1))×58g·mol－1＝58×(eq\f(3b,2000)＋eq\f(1000a,24))kg。9、目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。已知海水提取鎂的主要步驟如下：(1)關于加入試劑①作沉淀劑，有以下幾種不同方法，請完成下列問題。方法是否正確簡述理由方法1：直接往海水中加入沉淀劑不正確(Ⅰ)方法2：高溫加熱蒸發海水后，再加入沉淀劑(Ⅱ)(Ⅲ)你認為最合理的其他方法是：(Ⅳ)(Ⅰ)_________________________________________________；(Ⅱ)_________________________________________________；(Ⅲ)_________________________________________________；(Ⅳ)_________________________________________________。(2)框圖中加入的試劑①應該是________________(填化學式)；加入的試劑②是________________(填化學式)；工業上由無水MgCl2制取鎂的化學方程式為________________。解析：本題考查的是從海水中提取鎂的流程。試劑①應是石灰乳，發生的反應是MgCl2＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaCl2；試劑②應是鹽酸，反應是Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O，然后濃縮、結晶、脫水得無水MgCl2，再電解熔融的MgCl2便可制得Mg：MgCl(熔融)eq\o(=,\s\up14(通電))Mg＋Cl2↑。答案：(1)(Ⅰ)海水中鎂離子濃度小，沉淀劑用量大，不經濟(Ⅱ)不正確(Ⅲ)能源消耗大，不經濟(Ⅳ)海灘曬鹽后得到的苦鹵水中，加入沉淀劑(2)Ca(OH)2HClMgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up14(通電))Mg＋Cl2↑10、硼及其化合物具有重要的工業用途。某工廠生產硼砂過程中產生的固體廢料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收鎂和其中另一種金屬單質A的工藝流程如圖：部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH如表：沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3.25.212.4請回答下列問題：(1)濾液Ⅰ中所含陰離子主要是________；可回收到的金屬A的原子結構示意圖為_____________________。(2)試劑B為________；“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有_____________________(要求寫出兩條措施)。(3)濾液Ⅱ所含金屬離子為________________，調pH時需要調多次，第一次調pH主要是為了除去_____________。(4)Mg(ClO3)2在農業上有廣泛的用途，可用NaClO3與MgCl2制備，已知四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)的變化曲線如圖所示。①寫出反應的化學方程式：_____________________________。②將反應物按化學反應方程式計量數之比混合制備Mg(ClO3)2，簡述可制備Mg(ClO3)2的原因：_______________________。答案：(1)AlOeq\o\al(－,2)、OH－(2)鹽酸升溫、攪拌或適當增大酸的濃度(任寫兩種即可)(3