备战高考化学二轮 镁及其化合物 专项培优易错试卷及答案解析

备战高考化学二轮镁及其化合物专项培优易错试卷及答案解析
一、镁及其化合物
1．镁铝合金在交通、航空、电子等行业有着广泛的应用。

某化学兴趣小组试对镁铝合金废料进行回收利用，实验中可将铝转化为硫酸铝晶体，并对硫酸铝晶体进行热重分析。

镁铝合金废料转化为硫酸铝晶体实验流程如下：
试回答下列问题：
（1）在镁铝合金中加入NaOH溶液，写出反应的化学反应方程式，固体B的化学
式。

（2）操作Ⅱ包含的实验步骤有：蒸发浓缩、、、洗涤、干燥。

（3）操作Ⅱ中常用无水乙醇对晶体进行洗涤，选用无水乙醇的原因是。

（4）若初始时称取的镁铝合金废料的质量为9.00 g，得到固体A的质量为4.95 g，硫酸铝晶体的质量为49.95 g（假设每一步的转化率均为100%，合金废料中不含溶于碱的杂质）。

计算得硫酸铝晶体的化学式为。

（5）取上述硫酸铝晶体进行热重分析，其热分解主要分为三个阶段：323K-523K，553K-687K，1043K以上不再失重，其热分解的TG曲线见下图,
已知：。

根据图示数据计算确定每步分解的产物，写出第一阶段分解产物的化学式，第三阶段反应化学方程式。

【答案】（1）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑（2）Al(OH)3（3）冷却结晶（4）过滤减少晶体的溶解（5）洗去晶体表面杂质（6）有利于晶体的干燥（7）Al2(SO4)3·18H2O（8）
Al2(SO4)3·3H2O （9）Al2(SO4)3
Al2O3+3SO3↑
【解析】
【分析】
向镁铝合金中加入足量氢氧化钠溶液，发生反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，镁不反应，固体A为Mg，采用过滤的方法进行分离，向滤液中通入二氧化碳，发生反应：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3，再通过过量进行分离，固体B为氢氧化铝，氢氧化铝与硫酸反应得到硫酸铝溶液，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥得到硫酸铝晶体（1）Al和氢氧化钠溶液生成可溶性的偏铝酸钠，镁不反应；
（2）从溶液中获得晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作；（3）用乙醇洗涤，可以减少晶体的溶解，有利于晶体的干燥；
（4）Al的质量为9g-4.95g=4.05g，设硫酸铝晶体化学式为：Al2（SO4）3·nH2O，根据Al元素守恒计算硫酸铝晶体的物质的量，再计算硫酸铝晶体的相对分子质量，进而计算n的值，确定化学式；
（5）根据（4）中计算可知，晶体中结晶水的质量分数，低温加热，首先失去结晶水，高温下，最终硫酸铝分解，根据失重%计算判断各阶段分解产物，再书写化学方程式；
【详解】
（1）在镁铝合金中加入NaOH溶液，Al可以与强碱溶液发生反应，而Mg不能反应，该反应的化学反应方程式是2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；所以固体A是Mg；向滤液中通入过量的CO2气体，由于酸性H2CO3＞Al(OH)3,会发生反应：NaAlO2+CO2+2H2O=
Al(OH)3↓+NaHCO3；所以固体B是Al(OH)3；
（2）用硫酸溶解该固体，发生反应：2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO4)3+6H2O；得到的溶液C是
Al2(SO4)3溶液；由于其溶解度随温度的升高而增大，所以从溶液中获得晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
（3）操作Ⅱ中常用无水乙醇对晶体进行洗涤，来洗去表面的杂质离子，选用无水乙醇的原因是减少晶体的溶解；洗去晶体表面杂质；有利于晶体的干燥；
（4）若初始时称取的镁铝合金废料的质量为9.00 g，得到固体A的质量为4.95 g，金属发生反应，而镁不反应，减少的质量为金属铝的质量，则m(Al)= 9.00g—4.95 g=4.05g，n(Al)=
4.05 27/g
g mol
=0.15mol，硫酸铝晶体的质量为49.95 g，硫酸铝晶体中含有SO42-的物质的量为
n(SO42-)=3
2
n(Al3+)=
3
2
×0.15mol=0.225mol, Al2(SO4)3的质量是m(Al2(SO4)3)= (
0.15mol
2
)
×342g/mol=25.65g，则含有的结晶水的物质的量是n(H2O)=49.95g25.65g
18g/mol
）
（
=1.35mol，
则n(Al2(SO4)3)：n(H2O)= (0.15mol
2
)：1.35mol=1： 18，所以该结晶水合物的化学式是：
Al2(SO4)3·18H2O。

（5）在第一个阶段，减少的水的质量是：m(H2O)= 40.54%×49.95g=20.25g，失去的结晶水
的物质的量是：n(H2O)=
20.25g
18g/mol
=1.125mol，则在晶体中n(Al2(SO4)3)：
n(H2O)=0.15mol
2
：（1.35mol－1.125mol）=1：3，所以此时得到的晶体的化学式是
Al2(SO4)3·3H2O；
在第二个阶段，失去结晶水的物质的量是n(H2O)=49.95 g 48.65%
18g/mol
⨯
（）
=1.35mol，结晶水完全失去，得到的固体物质是：Al2(SO4)3，则在第三个阶段加热发生分解反应，是硫酸铝的
分解，方程式是：Al2(SO4)3∆
Al2O3+3SO3↑。

2．下图中A-J分别代表相关反应的一种物质。

已知A分解得到等物质的量的B、C、D，图中有部分生成物未标出。

请填写以下空白：
（1）A的化学式为______________，B的电子式为_________________。

（2）写出下列反应②的化学方程式：___________________。

（3）写出反应③的离子方程式：_________________。

（4）写出J与F反应的化学方程式：______________。

（5）在反应④中，当生成标准状况下2.24L G时，转移电子的物质的量为_______mol。

【答案】 NH4HCO3 4NH3+5O24NO+6H2O NH4++HCO3-+2OH-NH3↑+CO32-+2H2O C+HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O 0.2
【解析】A受热能分解，分解得到等物质的量的B、C、D，且A与碱反应生成D，则A为酸式盐或铵盐，C能和过氧化钠反应，则C为水或二氧化碳，镁条能在B中燃烧，则B为二氧化碳或氧气，因为A受热分解生成B、C、D，则B为二氧化碳，C为水，水和过氧化钠反应生成NaOH和O2，D能在催化剂条件下反应生成H，则D是NH3，G是O2，H是NO，I是NO2，J是HNO3，镁和二氧化碳反应生成氧化镁和碳，C和浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，则E是MgO，F是C，通过以上分析知，A为NH4HCO3，
(1)根据上面的分析可知，A为NH4HCO3，B为CO2，其电子式为；
(2)反应②为在催化剂、加热条件下，氨气被氧化生成一氧化氮和水，反应方程式为：
4NH3+5O24NO+6H2O；
(3)在加热条件下，碳酸氢铵和氢氧化钠反应的离子方程式为：NH4++HCO3-+2OH-
NH3↑+CO32-+2H2O；
(4)在加热条件下，碳和浓硝酸发生氧化还原反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，反应方程
式为：C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O；
(5)水和过氧化钠反应生成氢氧化钠和氧气，反应方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，当
生成标况下2.24L 氧气时转移电子的物质的量=
2.24
22.4/mol
L
L
=0.2mol。

解：无机推断题的一般解题思路：①审清题意，从题干迅速浏览、整体扫描、产生印象，尽量在框图中把相关信息表示出来，明确求解要求；②找“题眼”即找到解题的突破口，此步非常关键；③从题眼出发，联系新信息及所学的旧知识，依物质的特性或转移特征来确定“突破口”，大胆猜测，顺藤摸瓜，进行综合分析、推理，初步得出结论；④验证确认将结果放入原题检验，完全符合才算正确；④按题目的要求写出答案。

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】CuO CuO+H2Δ
Cu+H2O3Fe+4H2O Fe3O4+4H2
2Mg+CO22MgO+C
【解析】
【详解】
（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．A、B、C是中学化学中常见的三种物质，它们之间的相互转化关系如下(部分反应条件及产物略去)：
(1)若A是一种金属，C是淡黄色固体，则B的化学式为_______，A→C反应的化学方程式为__________________________；若将金属A与金属铝同时加入足量水中，充分反应后，发现溶液中既无沉淀生成又无残留金属剩余，经测定溶液中只含有一种溶质，则投入水中的金属A与金属Al的物质的量之比为_________。

(2)若A是一种非金属,其常见单质为黑色固体，C是最主要的温室气体，则C的分子式为______，B→C反应的化学方程式为_________________________________；金属镁可在气体C中燃烧，当有1 mol气体C参与反应时，反应转移电子的物质的量为__________。

【答案】Na2O 2Na+O2∆
Na2O2 1:1 CO2 2CO+O2
点燃
2CO2 4 mol。

【解析】
【分析】
【详解】
(1)若A是一种金属，C是淡黄色固体，则A为Na，C为Na2O2，B为Na2O；Na在氧气中燃
烧生成Na2O2，方程式为2Na+O2∆
Na2O2；若将Na与铝同时加入到足量的水中充分反应
后无固体剩余，且所得溶液中只有一种溶质即为NaAlO2，发生的反应为
Na+Al+2H2O=2NaAlO2+2H2↑，根据方程式可知金属Na与金属Al的物质的量之比为1:1；
(2)C是最主要的温室气体，则C为CO2，A为C，B为CO；CO燃烧生成CO2，方程式为
2CO+O2点燃
2CO2；金属镁可在CO2中燃烧时CO2被还原成C单质，且还原剂唯一，所
以当有1 mol CO2参与反应时转移电子的物质的量为4mol。

5．在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验：三组各取30.0 mL同浓度的盐酸溶液，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据列表如下：
实验序号甲乙丙
合金质量/mg255385459
产生气体体积/mL 280 336 336
请回答：
(1)甲组实验中，盐酸______________（选填“适量”“过量”或“不足量”，下同），理由是______________。

要算出盐酸的物质的量浓度，题中可作计算依据的数据是______________。

求得的盐酸的物质的量浓度为______________。

(2)求合金中Mg 、Al 的物质的量之比，题中可作计算依据的数据是______________，求得的Mg 、Al 的物质的量之比为______________；
(3)在丙组实验之后，向容器中加入1.00 mol ·L －1 NaOH 溶液，能使合金中的铝恰好溶解，不形成铝的沉淀，并使Mg 2＋刚好沉淀完全，再过滤出不溶性固体，求滤液中各溶质的物质的量和所加入NaOH 溶液的体积（写计算过程）。

___________________
【答案】过量 同体积的盐酸此时产生H 2最少 336mL 气体和30mL 溶液 1mol/L 255mg 和280mL 1：1 NaCl 0.03mol NaAlO 2 0.009mol 39 mL
【解析】
【详解】
(1)由乙实验知，增加合金的质量，气体体积增大，说明甲实验结束后酸有剩余。

答案为过量，同体积的盐酸此时产生H 2最少。

比较乙和丙实验，气体的体积相同，说明乙实验中酸已经完全反应，所以336mL 气体和30mL 溶液是计算酸的浓度所需使用的数据。

答案为336mL 气体和30mL 溶液。

0.336222.4/1/0.03L L mol c mol L L
⨯=（HCl)= 答案为1mol/L 。

(2)比较甲、乙实验数据可知，甲中酸过量，则合金完全反应。

所以255mg 和280mL 是计算合金中Mg 、Al 的物质的量之比所需使用的数据。

答案为255mg 和280mL 。

设Mg 的物质的量为x ，Al 的物质的量为y ，列方程组为：
，求得x ：y ＝1：1。

答案为1：1。

(3)依据Cl -守恒，可得：n (NaCl)＝n (HCl)＝1mol/L ×0.03L ＝0.03mol ；
依据Al 守恒，可得：n (NaAlO 2)＝n(Al)＝
＝0.009 mol ； 依据Na ＋守恒，可得：n (NaOH)＝0.03mol ＋0.009mol ＝0.039mol ，所以V(NaOH)＝39 mL 。

答案为：NaCl 0.03mol NaAlO 2 0.009mol V(NaOH)＝39 mL 。

6．
将3.9g 的镁铝合金粉末放于过量的盐酸中，产生的气体体积在标况下是4.48L 。

请计算：
(1)合金中镁的质量分数；
(2)合金中镁铝的物质的量之比。

【答案】(1)30.77% (2)n(Mg) ∶n(Al) ＝1∶2
【解析】
设合金中镁的物质的量为x ，铝的物质的量为y ，则：
Mg + 2HCl ====MgCl 2 + H 2↑
1 22.4
x 22.4x
2Al +6HCl =====2AlCl 3 +3 H 2↑
2 3⨯22.4
y 33.6y
24x + 27y=3.9
22.4x+ 33.6y=4.48
解得x=0.05mol ，y=0.1mol ；
（1）合金中镁的质量分数=0.0524100%3.9
⨯⨯=30.77%； （2）)n(Mg) ∶n(Al) ＝0.05mol : 0.1mol =1∶2。

7．某学习小组探究Mg 与NaHCO 3溶液反应的机理，做了如下探究。

实验一：
实验A 实验B 操作 在注射器中加入过量镁片(擦去表面氧化
膜)，吸入15mL 饱和NaHCO 3溶液。

在注射器中加入过量镁片(擦去表面氧化膜)，吸入15mL 蒸馏水。

现象
有气体产生，20min 后注射器内壁和底部
产生大量白色沉淀 缓慢产生气体
（1）实验B 的目的是___。

实验二：
（2）根据实验二，实验A 中产生的气体是___。

(填分子式)
实验三：分别取少量实验A 和B 的上层清液于两支试管中，各加入2滴BaCl 2溶液，A 中立即产生白色沉淀，B 中无明显现象。

（3）实验三说明Mg 与NaHCO 3溶液反应产生了___(填离子符号)。

实验四：该小组同学对实验A 中产生的白色沉淀做出如下猜测：并用图所示装置进行实
验，进一步确定白色沉淀的成分。

猜测1：白色不溶物可能为Mg(OH)2
猜测2：白色不溶物可能为MgCO3
猜测3：白色不溶物可能为碱式碳酸镁[yMg(OH)2⋅xMgCO3]
（4）若用装置A、B组合进行实验，B中有白色浑浊，则猜想___不正确；将装置按A、C、B的顺序组合进行实验，当出现___现象时，猜想3是正确的。

实验五：用图所示装置测定碱式碳酸镁[yMg(OH)2⋅xMgCO3]的组成：
（5）称取干燥、纯净的白色不溶物7.36g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置A和B中。

实验后装置A增重0.72g，装置B增重2.64g。

装置C的作用是___，白色不溶物的化学式为___。

【答案】做对照实验 H2、CO2 CO32- 1 当C中出现蓝色，B中出现浑浊防止B吸收空气中的二氧化碳和水 2Mg(OH)2·3MgCO3
【解析】
【分析】
（1）根据实验A、B的操作不同点分析实验B的目的；
（2）根据实验二中现象分析即可得出结论；
（3）根据溶液中存在平衡以及加入氯化钡溶液后的现象分析；
（4）根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，水能使无水硫酸铜变蓝分析；
（5）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，所以B不能直接与空气接触；根据A中增重是水的质量，计算出氢氧化镁的质量，B中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量计算出碳酸镁的质量。

【详解】
（1）本实验探究Mg与碳酸氢钠的反应，实验A加入碳酸氢钠水溶液，故为了排除其中水的干扰，设置实验B，加入等体积的水，与A对照；
（2）根据实验二现象分析，能使澄清石灰水变浑浊的气体为二氧化碳，用燃着的火柴靠近，听到尖锐的爆鸣声证明有氢气；
（3）溶液中存在平衡HCO3-⇌H++CO32-，加入镁与H+反应，使c（H+）减少，平衡正移，产生CO32-，分别取少量实验A和B的上层清液于两支试管中，各加入2滴BaCl2溶液，A中
立即产生白色沉淀，该沉淀为碳酸钡，证明溶液中含有CO32-；
（4）氢氧化镁分解会产生水，碳酸镁分解会产生二氧化碳，B中有白色浑浊产生，说明有碳酸镁，所以猜测1不正确，猜测3要想正确，必须同时产生二氧化碳和水，所以当C中出现蓝色，B中出现浑浊，猜想3正确；
（5）B中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，所以B不能直接与空气接触，为了防止空气中的水蒸气和CO2进入装置B中，影响实验结果，所以应连接一个干燥装置除去空气中的水蒸气和CO2；A中浓硫酸增重是水的质量，水为0.72g，水的物质的量为0.04mol，氢氧化镁物质的量为0.04mol，B中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，所以生成二氧化碳的质量为2.64g，二氧化碳的物质的量为0.06mol，原子守恒，碳酸镁的物质的量为0.06mol X:Y=0.04：0.06=2：3，白色不溶物的化学式为
2Mg(OH)2·3MgCO3。

8．现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁(Mg3N2)。

已知实验中可能会发生下列反应：①2Mg+O22MgO；②3Mg+N2Mg3N2；
③2Mg+CO 22MgO+C ④Mg+H2O MgO+H2↑ ⑤Mg3N2+6H2O =3Mg(OH)2+2NH3↑
可供选择的装置和药品如下页图所示(镁粉、还原铁粉均已干燥，装置内所发生的反应是完全的，整套装置的末端与干燥管相连)。

回答下列问题；
(1)在设计实验方案时，除装置A、E外，还应选择的装置(填字母代号)及其目的分别为(可不填满)
装置目的
______________
______________
______________
(2)连接并检查实验装置的气密性。

实验开始时，打开自来水的开关，将空气从5升的储气瓶压入反应装置，则气流流经导管的顺序是(填字母代号)_______________________；(3)通气后，应先点燃_______处的酒精灯，再点燃_______处的酒精灯；如果同时点燃A、F 装置的酒精灯，对实验结果有何影响?_________________________；
(4)请设计一个实验，验证产物是Mg3N2，写出操作步骤、现象和结论：_____________。

【答案】B 目的是除气流中的水蒸汽，避免反应④发生 D 目的是除去空气中的CO2，避免反应③发生 F 目的是除去空气中的氧气，避免反应①发生j→h→g→d→c→k→l(或l→k)→a→b (或b→a) F A 制得的氮化镁不纯将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁，若试纸不变蓝，则不含有Mg3N2
【解析】
【分析】
本题是在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量纯净的氮化镁，为了保证产品的纯度，需要除去空气中的氧气、二氧化碳及水气，分别利用还原铁粉、氢氧化钠溶液及浓硫酸完成，产品的检验可利用氮化镁的性质⑤来设计实验操作。

【详解】
(1)根据题中信息可知Mg在空气中点燃可以和O2、CO2、H2O反应，所以镁和氮气反应必须将空气中的O2、CO2、H2O除去制得干燥纯净的N2，浓硫酸作用是除去水蒸气，浓氢氧化钠是除去空气中二氧化碳，灼热的铁粉为了除去空气中氧气；所以在设计实验方案时，除装置A、E外，还应选择的装置B，目的是除气流中的水蒸汽，避免反应④发生；D，目的是除去空气中的CO2，避免反应③发生；F，目的是除去空气中的氧气，避免反应①发生；
(2)气体参与的物质制备实验中装置的连接一般顺序是：制备气体→除杂→干燥→制备→尾气处理；需除去空气中的O2、CO2、H2O制备氮化镁，浓硫酸B的作用是除去水蒸气，浓氢氧化钠D是除去空气中二氧化碳，还原铁粉F是为了除去空气中氧气，所以装置连接顺序是，j→h(除二氧化碳)→g→d(除水蒸气)→c→k(除氧气)→l(或l→k)→a→b (或b→a)；
(3)通气后，先排除空气中的杂质，所以应该先点燃F，再点燃F，因为A装置没有排完空气前就加热会让空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应，如果装置F中的还原铁粉没有达到反应温度时，氧气不能除尽，导致氧同镁反应，而使氮化镁中混入氧化镁；
(4)依据氮化镁和水反应生成氨气，方程式为 Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑，将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁。

9．A．将一定质量的Mg和Al混合物投入400 mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。

待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。

计算：
（1）Mg和Al的总质量为________g；
（2）硫酸的物质的量浓度为________；
（3）生成H2的物质的量为________。

B．将一定量的铝粉、氧化铝、氧化镁的混合物加入到300mL ,4mol/L的稀硫酸中，生成标准状况下6.72L气体。

向反应后的溶液中滴加一定物质的量浓度的KOH溶液时，所得沉淀的物质的量（mol）与滴加KOH溶液的体积（mL）之间的关系如图所示：
（1）OA对应反应的离子方程式为_________，BC对应反应的离子方程式为____________；（2）c（KOH）=_________mol/L，混合物中氧化铝的物质的量为_____mol；
（3）A点对应的数值为_______；
（4）在中学阶段，实验室里检验B点对应的溶液中的阳离子时，所观察到的现象是
___________。

（5）向C点对应的溶液中通入足量的CO2所发生反应的离子方程式为_____________。

【答案】18 g 2.5 mol/l0.9mol H+ +OH-=H2O Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O40.1200透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色CO2 +AlO2- +2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
【解析】
【分析】
A. 由图象可知，从开始至加入NaOH溶液40 mL，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此时发生的反应为：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O．当V(NaOH) = 400 mL时，沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3，二者物质的量之和为0.7 mol，溶液中溶质为Na2SO4，根据钠元素守恒可知此时n(Na2SO4)等于400 mL氢氧化钠溶液中含有的n(NaOH)的0.5倍。

从400mL开始，NaOH溶解Al(OH)3，发生反应NaOH+Al(OH)3 =
NaAlO2+2H2O，当沉淀不再减少时只有Mg(OH)2，物质的量为0.3 mol，所以沉淀量最大时，Mg(OH)2为0.3 mol，Al(OH)3为0.7 mol-0.3 mol=0.4 mol，所以该阶段消耗n(NaOH) =
n[Al(OH)3] = 0.4 mol，氢氧化钠的浓度为
0.4
0.480.4
mol
L L
= 5 mol/L。

（1）由元素守恒可知n(Al) = n[Al(OH)3]，n(Mg) = n[Mg(OH)2]，在根据m =n M计算各自的质量，进而计算金属的总质量；
（2）沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液中溶质为Na2SO4，根据钠元素守恒可
知此时n(NaOH)= 2 n(Na2SO4)，根据硫酸根守恒n(H2SO4) = n(Na2SO4)，再根据c=n
V
来计
算；
（3）根据电子转移守恒可知2n(H2) = 3n(Al) + 2n(Mg)，据此计算n(H2)；
B. 由图可知，从开始至加入KOH溶液到A，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al 后硫酸有剩余，此时发生的反应为：H2SO4+2KOH=K2SO4+2H2O；继续滴加KOH溶液，到氢氧化钾溶液为600 mL时，沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液为硫酸钾溶液．再继续滴加KOH溶液，氢氧化铝与氢氧化钾反应生成偏铝酸钾与水，发生反应
Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O，故反应后的溶液溶质为KAlO2，通入足量的CO2后又生成了氢氧化铝沉淀，且不溶解，据此进行解答；在进行焰色反应时，为避免钠离子对钾离子的干扰，需要透过蓝色钴玻璃观察。

【详解】
A. 由图象可知，从开始至加入NaOH溶液40mL，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此时发生的反应为：H2SO4+2NaOH = Na2SO4+2H2O．当V(NaOH) = 400mL时，沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3，二者物质的量之和为0.7 mol，溶液中溶质为Na2SO4，根据钠元素守恒可知此时n(Na2SO4)等于400 mL氢氧化钠溶液中含有的n(NaOH)的0.5倍。

从400 mL开始，NaOH溶解Al(OH)3，发生反应
NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O，当沉淀不再减少，此时全部为Mg(OH)2，物质的量为0.3 mol，所以沉淀量最大时，Mg(OH)2为0.3 mol，Al(OH)3为0.7 mol-0.3 mol=0.4mol，所以该
阶段消耗n(NaOH) = n[Al(OH)3] = 0.4mol，氢氧化钠的浓度为
0.4
0.480.4
mol
L L
= 5 mol/L。

（1）由元素守恒可知n(Al) = n[Al(OH)3] = 0.4 mol，n(Mg) = n[Mg(OH)2] = 0.3 mol，故Mg和Al的总质量为0.4mol×27g/mol+0.3mol×24g/mol = 18 g，故答案为18 g；
（2）沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液中溶质为Na2SO4，根据钠元素守恒可知此时n(NaOH)=2n(Na2SO4)=0.4L×5mol/L = 2 mol，，所以n(Na2SO4) = 1 mol，所以硫酸的浓
度为c = 1
0.4
mol
L
= 2.5 mol/L，故答案为2.5 mol/L；
（3）由（1）中可知n(Al) = 0.4 mol，n(Mg) = 0.3 mol，根据电子转移守恒可知2n(H2) =
3n(Al)+2n(Mg) = 3×0.4mol+2×0.3mol=1.8 mol，所以n(H2) = 0.9 mol，故答案为0.9 mol；
B. 由图可知，从开始至加入KOH溶液到A，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al 后硫酸有剩余，此时发生的反应为：H2SO4+2KOH=K2SO4+2H2O；继续滴加KOH溶液，到氢氧化钾溶液为600 mL时，沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3，发生反应：
3OH−+Al3+=Al(OH)3↓，2OH−+Mg2+=Mg(OH)2↓，溶液为硫酸钾溶液；再继续滴加KOH溶液，氢氧化铝与氢氧化钾反应生成偏铝酸钾与水，发生反应Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O，沉淀部分溶解。

（1）OA段，氢氧化钾与硫酸反应生成硫酸钾和水，离子方程式：H++OH−=H2O；BC段，继续滴加KOH溶液，氢氧化铝与氢氧化钾反应生成偏铝酸钾与水，发生反应
Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O，离子方程式：Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O，故答案为
H++OH−=H2O；Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O；
（2）硫酸的物质的量为：0.3 L×4 mol/L = 1.2 mol，B点溶液为硫酸钾溶液，依据
2K+∼SO42−，则钾离子物质的量为2.4 mol，即加入氢氧化钾物质的量为2.4 mol，则氢氧化钾物质的量浓度为：2.4 mol÷0.6 L=4 mol/L；混合物加入到300 mL4 mol/L的稀硫酸中，生
成标准状况下6.72 L气体，物质的量为
6.72L
22.4L/mol
=0.3 mol，由2Al∼3H2↑，可知铝的物
质的量为0.2 mol，BC段消耗氢氧化钾物质的量为：0.1 L×4 mol/L=0.4 mol，发生反应：
Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O，可知氢氧化铝物质的量为0.4 mol，依据铝原子个数守恒，含有氧化铝的物质的量为：0.4 mol −0.3 mol =0.1 mol；故答案为4；0.1；
（3）依据加入700 mL氢氧化钾后沉淀物质的量为0.2 mol，得溶液中含镁离子物质的量为0.2 mol，沉淀镁离子消耗0.4 mol氢氧化钾，沉淀0.4 mol铝离子需要消耗氢氧化钾物质的量为0.4mol×3 = 1.2 mol，所以OA段消耗氢氧化钾物质的量为：0.6 L×4 mol/L−0.4 mol−1.2
mol = 0.8 mol，消耗氢氧化钾体积：0.8mol
4mol/L
= 0.2 L，即200 mL；故答案为200；
（4）检验钾离子可以用焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色；故答案为透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色；
（5）C点溶液为偏铝酸钾溶液，二氧化碳溶于水形成弱酸碳酸，则通入足量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钾，反应的离子方程式：CO2 +AlO2- +2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；故答案为CO2 +AlO2- +2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。

10．将镁、铝的混合物共0.2mol，溶于200mL 4mol·L﹣1的盐酸溶液中，然后再滴加
2mol·L﹣1的NaOH溶液。

请回答下列问题：
（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】0.08 H++OH-=H2O 400 Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
【解析】
当V1=160mL时，此时溶液溶质是氯化镁、氯化铝和氯化钠的混合物，由钠离子守恒可以得到：n(NaCl)=n(Na+)=n(NaOH)=0.16×2=0.32mol，200mL 4mol·L﹣1的盐酸溶液中含有氯化氢的量为0.2×4=0.8 mol；已知镁、铝的混合物共0.2mol，设混合物中含有氯化镁xmol、氯化铝ymol，根据镁原子、铝原子守恒：x+y=0.2，根据氯离子守恒：2x+3 y=0.8-0.32，解
之得：x=0.12 mol，y=0.08 mol；所以金属粉末中，n（Mg）=0.12 mol， n(Al)= 0.08 mol；（1）当V1=160mL时，则金属粉末中n(Al)= 0.08mol；正确答案：0.08。

（2）0～V1段发生的反应，滴入氢氧化钠溶液后没有沉淀生成，说明盐酸过量，滴入的氢氧化钠与盐酸反应生成氯化钠和水，离子方程式为：H++OH-=H2O；正确答案：H++OH-
=H2O。

（3）当溶液中Mg2+、Al3+刚好沉淀完全时，此时溶液只为氯化钠溶液，根据氯离子和钠离子守恒有：n(NaCl)=n(Na+)=n(HCl)=4×0.2=0.8 mol,则滴入NaOH溶液的体积为V(NaOH)=
0.8/2=0.4L=400mL, 正确答案：400。

（4）沉淀最大值时为氢氧化镁和氢氧化铝两种沉淀之和，继续加入NaOH溶液，氢氧化铝沉淀能够溶在强碱中变为偏铝酸钠溶液，而氢氧化镁沉淀不溶于强碱；离子方程式：
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O；正确答案：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。

点睛：根据图像所信息分析，0～V1段是氢氧化钠溶液中和过量的盐酸过程；V1～V2段是氢氧化钠溶液沉淀镁离子和铝离子过程，且沉淀达到最大值；从最大值沉淀到沉淀部分溶解，为氢氧化铝溶于强碱过程，最后剩余的为不溶于强碱的氢氧化镁沉淀。