精选高考化学易错题专题复习镁及其化合物附详细答案

精选高考化学易错题专题复习镁及其化合物附详细答案
一、镁及其化合物
1．卤块的主要成分是MgCl2，此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+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)3 2.7 3.7
Fe(OH)27.69.6﹡
Mn(OH)28.39.8
Mg(OH)29.611.1
﹡Fe2+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）
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②中加入的试剂X，最佳的选择是____________，其作用是
_________________；
（2）在步骤③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④中加入的试剂Z应是________________；
（4）在步骤⑤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+、Mn2+沉淀完全，又尽量减少Mg2+的损失纯碱(或Na2CO3) MgCO3+H2O Mg(OH)2↓+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②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H2O2都可采用，但对比表2提供的原料价格可以看出，漂液比H2O2的价格低得多，所以选漂液最合理；
(2)步骤③的目的在于使除Mg2+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Mg2+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④的目的是将Mg2+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⑤中反应的化学方程式为：MgCO3+H2O Mg(OH)2↓+CO2↑。

2．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↑。

3．A为常见金属，D、E为常见非金属单质，D为黑色固体，E是常温下密度最小的气体，B、F是同种非金属化合物气体，A与氧气转化为C的过程中发出耀眼的白光，A→F之间的转化关系如图：按要求完成下列各题：
（1）写出A与F的化学式：A__________ F__________
（2）下列物质中有一种与B物质不属于同一类，其他与B均属于同一类，这一物质是
_______
A．P2O5 B．NO C．Na2O D．SiO2
（3）D高温情况下与水蒸气恰好完全反应生成E和F时，所得气体的平均相对分子质量是__________g/mol
（4）写出反应①的方程式：_______________________
【答案】(1)Mg CO
(2)C
(3)15
(4) 2Mg+CO22MgO+C
【解析】
【分析】
A为常见金属,A与氧气转化为C的过程中发出耀眼的白光,则A为镁,E为常见非金属单质,E是常温下密度最小的气体,则E为氢气,D常见非金属单质,且D为黑色固体,则D为碳,B、F是气体,结合题中各物质的转化关系可以知道,B为二氧化碳,C为氧化镁,F为一氧化碳,据此答题。

【详解】
A为常见金属,A与氧气转化为C的过程中发出耀眼的白光,则A为镁,E为常见非金属单质,E是常温下密度最小的气体,则E为氢气,D常见非金属单质,且D为黑色固体,则D为碳,B、F是气体,结合题中各物质的转化关系可以知道,B为二氧化碳,C为氧化镁,F为一氧化碳,
(1)根据上面的分析可以知道,A为Mg,F为CO,
因此，本题正确答案是:Mg，CO；
(2) B为二氧化碳,属于非金属氧化物，NO、P2O5、SiO2也都是非金属氧化物,与CO2同一类；Na2O是金属氧化物，也是碱性氧化物,与CO2既是非金属氧化物，也是酸性氧化物，所以氧化钠与二氧化碳不同类；
综上所述，本题正确选项C；
(3)C高温情况下与水蒸气恰好完全反应生成CO和H2时,CO和H2的物质的量之比等于1:1,所以所得气体的平均摩尔质量(28×1+2×1)/2=15g/mol，相对分子质量为15；
因此，本题正确答案是:15；
(4) 镁与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，反应①的方程式：2Mg+CO22MgO+C；因此，本题正确答案是: 2Mg+CO22MgO+C；
4．已知一定条件下，单质X、Y、Z与化合物甲、乙之间存在如下变化关系：
(1)若X是O2，Y是S，Z是H2，化合物甲是一种可燃性气体，则化合物甲是_________，化合物乙是__________。

(2)若X是Mg，Y是C，Z是O2，化合物甲是一种不可燃气体，则化合物甲是_________，化合物乙是__________。

【答案】H2S H2O CO2 MgO
【解析】
【分析】
根据已知的X、Y、Z以及化合物甲的性质，结合物质的性质分析判断。

【详解】
(1)若X是O2，Y是S，Z是H2，化合物甲是一种可燃性气体，则硫在氢气反应生成H2S，H2S与氧气的反应生成H2O和S，则化合物甲为H2S，化合物乙为H2O，故答案为H2S；
H2O；
(2)若X是Mg，Y是C，Z是O2，化合物甲是一种不可燃气体，则碳与氧气反应生成二氧化碳，Mg与二氧化碳反应生成MgO和C，则化合物甲为CO2，化合物乙为MgO，故答案为CO2；MgO。

5．物质A～G是中学化学中常见的物质，这些物质有如图所示的转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。

其中A、B、F含有一种相同的元素，C、D、G含有一种相同的元素，F具有磁性，G为黑色非金属单质。

(1)物质A溶解于盐酸，然后加入KSCN溶液，溶液不变色，再滴加几滴氯水，溶液变为血红色，由此推知A的化学式为__________。

(2)反应③的化学方程式是_______________________。

(3)写出下列物质的化学式：E__________、F__________。

(4)若C是一种气体，在温度为1 100 ℃的某固定容积的密闭容器中发生反应：A(s)＋
C(g)B(s)＋D(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a>0)，该温度下平衡常数K＝0.263。

若生成1 mol 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”)；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，则[D]＝________mol·L－1。

【答案】FeOCO2＋2Mg C＋2MgOO2Fe3O4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
Fe3O4，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，根据上述推断可以知道反应A(s)＋C(g)⇌B(s)＋D(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a>0)就是FeO(s)＋CO(g)⇌Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a>0)，A为固体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；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。

E与单质碳反应生成CO2，则E为氧气，由F具有磁性知F为
Fe3O4，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，根据上述推断可以知道反应A(s)＋C(g)⇌B(s)＋D(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a>0)就是FeO(s)＋CO(g)⇌Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a>0)，A为固体FeO，
(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：CO2＋2Mg C＋2MgO，
因此，本题正确答案是：CO2＋2Mg C＋2MgO；
(3)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) ΔH＝a kJ·mol－1(a>0)就是FeO(s)＋CO(g)⇌Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a>0)，A为固体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)=0.100mol/L，因为c(CO2)=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。

6．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+SiO2=2MgO+Si，同时会发生副反应：2Mg + Si=Mg2Si。

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Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷）气体，然后SiH4自燃。

用化学方程式表示这两个反应①________________，②_________________。

【答案】SiO2 + 2C Si + 2CO↑ b 防止加热条件下H2与空气混合爆炸 Mg与SiO2的反应是放热反应 Mg2Si＋4HCl= 2MgCl2＋SiH4↑ SiH4＋2O2 = SiO2↓＋2H2O
【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 + 2C Si + 2CO↑。

（1）Mg可以与CO2、N2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SiO2反应的条件是加热，当反应引发后，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＝2MgCl2＋SiH4↑，SiH4常温下是一种不稳定、易自燃的气体，反应的方程式为SiH4＋2O2 ＝SiO2↓＋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。

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0．5 mol·L－1 MgSO4溶液和0．5 mol·L－1 NH4HCO3溶液。

步骤2：用量筒量取500 mL NH4HCO3溶液于1 000 mL四口烧瓶中，开启搅拌器，温度控制在50 ℃。

步骤3：将250 mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中，1 min内滴加完毕，然后用氨水调节溶液pH到9．5。

步骤4：放置1 h后，过滤，洗涤。

步骤5：在40 ℃的真空干燥箱中干燥10 h，得到碳酸镁晶须产品(MgCO3·n H2O，n＝1~5)。

①配制0．5 mol·L－1 MgSO4溶液500 mL，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·n H2O中的n值。

称量1．000 g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4~5 h，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1．000 g碳酸镁晶须产生CO2的平均物质的量为a mol，则n为___(用含a 的表达式表示)。

⑥称取100 g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 d e c b f 2NH3+3CuO N2+3H2O+3Cu
Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑ 500 mL容量瓶 Mg2++HCO3-HCO3-+NH3·H2O+(n-
1)H 2O MgCO 3·n H 2O↓+NH 4+ 暂时储存CO 2，有利于CO 2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CO 2逸出，便于吸收完
全 1-84a 18a
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:2NH 3+3CuO N 2+3H 2O+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：Mg 3N 2+6H 2O=3Mg(OH)2 +2NH 3↑，故答案为Mg 3N 2+6H 2O=3Mg(OH)2+2NH 3↑；
（2）①配制0.5 mol·L -1 MgSO 4溶液500 mL ，除提供的仪器外，还需要的仪器为500 mL 容量瓶，故答案为500 mL 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Mg 2++HCO 3—+NH 3·H 2O+(n -1)H 2O=MgCO 3·n H 2O↓+NH 4+，故答案为Mg 2++HCO 3—+NH 3·H 2O+(n -1)H 2O= MgCO 3·n H 2O↓+NH 4+；
③题图2装置中气球可以暂时储存CO 2，有利于CO 2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CO 2，有利于CO 2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CO 2逸出，便于吸收完全；
⑤若实验测得1.000 g 碳酸镁晶须产生的CO 2的平均物质的量为a mol ，依据碳元素守恒可
知，晶须中碳酸镁的物质的量为a mol ，根据MgCO 3·
n H 2O 中碳酸镁和结晶水的物质的量之比为1∶n ，得到1∶n =a ∶
11.000g 84g 18g mol a --⋅11.000?g 84g 18?g?mol a --，得到n =18418a a -18418a a -，故答案为18418a a
-； ⑥由题图3知400 ℃时剩余质量为82.3 g ，这是该晶须失去结晶水后的质量，则有
100×
181884n n +181884
n n +=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．Ⅰ.某化合物M （仅含三种短周期元素）是一种储氢材料。

为探究M 的组成和性质，设
计并完成如下实验：
已知：化合物A仅含两种元素；气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

请回答：（1）化合物M的组成元素是______________（用元素符号表示）。

（2）化合物A与水反应的化学方程式是______________________。

（3）镁带在足量气体B中燃烧可生成化合物M和一种单质气体，该反应的化学方程式是______。

II．无机盐X仅由三种短周期元素组成，其相对分子质量为238，原子个数比为1︰1︰4。

将23.8gX与水共热，生成一种有特殊臭味的气体单质A和某强酸的酸式盐溶液B，B的焰色反应呈黄色，在溶液B中加入足量的BaCl2溶液，产生46.6g白色沉淀。

请推测并回答：（4）单质A有很强的氧化性，可用于净化空气，饮用水消毒等。

A中组成元素的简单离子结构示意图为___________________________。

（5）X的化学式_____________。

（6）实验室可通过低温电解B溶液制备X。

该电解反应的化学方程式
___________________。

（7）X氧化能力强，对环境友好，可用于脱硝、脱硫。

在碱性条件下，X氧化NO的离子方程式_____________________。

（8）X溶液与铜反应时先慢后快。

某同学认为除反应放热这一因素外，还有一种可能是反应生成的Cu2+对后续反应起催化作用，为此他设计了如下实验方案：取少量铜粉置于试管中，先加入少量CuSO4溶液，再加入X溶液，振荡，观察现象。

若加入硫酸铜溶液的反应快，说明Cu2＋起了催化作用，反之Cu2＋不起作用。

写出X与铜反应的化学方程式
________，判断该同学设计的验证方法合理性并说明理由_________。

【答案】Mg、N、H Mg3N2 + 6H2O == 3Mg（OH）2↓+ 2NH3↑
Mg+2NH3点燃
Mg(NH2)2+H2↑ Na2S2O8 2NaHSO4
电解
Na2S2O8+H2↑ 3S2O82-
+2NO+8OH-=6SO42-+2NO3-+4H2O Na2S2O8+Cu=Na2SO4+CuSO4该同学的验证方法不合理，因为加入CuSO4溶液，反应速率快也可能是SO42-起催化作用
【解析】
【分析】
I.气体B（4.48L）能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，B为NH3，其物质的量为
4.48L÷22.4L/mol=0.2mol，某物质M （仅含三种元素）是一种储氢材料，M隔绝空气高温分解生成固体A和氨气，镁带在足量气体B中燃烧可生成化合物M，证明M中含有N、H、Mg元素，A只含两种元素，A和水反应生成氨气和白色沉淀C，固体A和水反应生成氨气物质的量为0.1mol，白色沉淀C为氢氧化镁沉淀，则A为Mg3N2，物质的量为
0.05mol，由元素守恒可知Mg元素物质的量0.15mol，M中含氮元素为
0.2mol+0.1mol=0.3mol，所含氢元素物质的量为(8.4g-0.3mol×14g/mol-
0.15mol×24g/mol)÷1g/mol=0.6mol，M中元素物质的量之比为n（Mg）：n（N）：n（H）=0.15：0.3：0.6=1：2：4，可知M化学式为Mg（NH2）2，以此来解答。

II．无机盐X仅由三种短周期元素组成，其相对分子质量为238，23.8gX的物质的量为
0.1mol，X与水共热生成一种有特殊臭味的气体单质A和某强酸的酸式盐溶液B，B的焰色反应呈黄色，B中含有Na元素，则X含有Na元素，在溶液B中加入足量的BaCl2溶液，产生46.6g白色沉淀，白色沉淀为BaSO4，其物质的量为0.2mol，根据S原子守恒可知X 中含有2个S原子，B为NaHSO4，X中三种元素原子个数比为1：1：4，该无机盐X可以表示为（NaSX4）2，则X元素相对原子质量为16，X为O元素，故A为O3，X为
Na2S2O8．
【详解】
Ⅰ. (1)由上述分析可知，M中含元素为Mg、N、H，
故答案为：Mg、N、H；
(2)化合物A与水反应的化学方程式是Mg3N2 +6H2O═3Mg(OH)2↓+2NH3↑，
故答案为：Mg3N2 +6H2O═3Mg(OH)2↓+2NH3↑；
(3)镁带在足量气体B中燃烧可生成化合物M和一种单质气体,气体为氢气,则该反应的化学方程式是Mg+2NH3═Mg(NH2)2+H2↑，
故答案为：Mg+2NH3═Mg(NH2)2+H2↑。

II．（4）单质A为O3，组成元素的简单离子结构示意图为：，故答案为：；
（5）X的化学式为：Na2S2O8，故答案为：Na2S2O8；
（6）实验室可通过低温电解NaHSO4溶液制备Na2S2O8，电解方程式为：
2NaHSO4Na2S2O8+H2↑；
（7）X氧化能力强，对环境友好，可用于脱硝、脱硫．在碱性条件下，Na2S2O8氧化NO的离子方程式为：3S2O82-+2NO+8OH-=6SO42-+2NO3-+4H2O，
故答案为：3S2O82-+2NO+8OH-=6SO42-+2NO3-+4H2O；
（8）Na2S2O8与铜反应的化学方程式：Na2S2O8+Cu=Na2SO4+CuSO4，该同学的验证方法不合理，因为加入CuSO4溶液，反应速率快也可能是SO42-起催化作用，
故答案为：Na2S2O8+Cu=Na2SO4+CuSO4；该同学的验证方法不合理，因为加入CuSO4溶液，反应速率快也可能是SO42-起催化作用。

9．将一定质量的Mg—Al合金投入100mL一定物质的量浓度的某HCl溶液中，充分反应。

向反应后的溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的NaOH溶液，生成沉淀的质量与所加NaOH溶液的体积关系如图所示。

回答下列问题。

（1）原Mg-Al合金的质量是_________，合金中Mg与Al的物质的量之比是________；（2）所加NaOH溶液的物质的量浓度是________________；
（3）原HCl溶液的物质的量浓度是_____________________。

（4）向含有0.1molNH4Al(SO4)2的溶液中逐滴加入5 mol·L-1NaOH溶液，开始发现熔液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有刺激性气味的气体(NH3)逸出；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。

请在下图中画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系示意图。

________
【答案】5.1 g1∶16 mol·L−15 mol·L−1
【解析】分析图象可知，Mg—Al合金与HCl反应时，盐酸过量，图象中各线段对应的化学反应如下：OA段：①H＋＋OH－=H2O，AB段：②Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓和③Al3＋＋
3OH－=Al(OH)3↓，BC段：④Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O。

据此解析如下：
(1) B点对应的沉淀为Al(OH)3和Mg (OH)2，其总质量为13.6g，C点对应的沉淀为Mg (OH)2，其质量为5.8g，所以n[Mg (OH)2]= n(Mg)=0.1mol，即金属镁的质量为2.4g；则
n(Al)= n[Al(OH)3]= 13.6 5.8
78/
g g
g mol
=0.1mol，则金属铝的质量为2.7g，所以合金中Mg与Al
的物质的量之比为1∶1，合金的总质量为5.1g。

(2)由(1)的分析可知n[Al(OH)3] =0.1mol，则反应④中溶解Al(OH)3沉淀需要n(NaOH)=
0.1mol，BC段加入氢氧化钠溶液的体积为20mL，所以c(NaOH)=0.1
0.02
mol
L
= 5mol/L。

(3)当加入NaOH溶液的体积为120mL时，即B点的溶液中溶质只有NaCl，根据其组成比即
n(Na+)=n(Cl－)，可得n(NaOH)=n(HCl)=0.12L×5mol/L=0.60mol，所以c(HCl)=0.6
0.1
mol
L
=
6mol/L。

(4)据题意，加入NaOH溶液时，先与Al3＋反应，再与NH4+反应，最后Al(OH)3溶解，反应的离子方程式依次为①Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓，②NH4+＋OH－=NH3+H2O，③Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O，由NH4Al(SO4)2的物质的量为0.1mol和c(NaOH)= 5mol/L，求出反应①中生成n[Al(OH)3] =0.1mol，消耗V(NaOH)=60mL，反应②消耗V(NaOH)=20mL，反应③消耗V(NaOH)=20mL，由此可画出图象如答案所示。

点睛：利用图象的BC段求出氢氧化钠溶液的浓度是解答本题的关键；利用B点溶液中溶质的组成比求出盐酸的浓度是解题的技巧。

10．实验室探究金属Mg在NO x中的燃烧产物。

回答下列问题：
(1)推测金属Mg在NO x中的燃烧产物为MgO、N2和Mg3N2，则反应的化学方程式为
__________________________________________________________。

(2)设计下列装置完成反应且验证产物中有N2(夹持装置已略去，部分装置可重复使用)。

①选择上图中的装置，按气流方向将其连接，用接口字母表示的顺序为______________。

安装仪器后，首先检查装置的气密性，然后进行的操作是__________________。

②装置A中仪器名称为_______________________________________，反应的化学方程式为_____________________________________________。

③验证产物中有N2生成的现象为_______________________________________________。

(3)检验Mg与NO x反应产物中是否存在Mg3N2的操作、现象和结论为
_______________________________________________________________________________ _________________
(4)Mg与NO x反应的产物MgO能溶于NH4Cl溶液且放出NH3，推测其可能的原因。

甲同学认为NH4Cl溶液存在水解平衡NH4++H2O NH3·H2O+H+，因MgO+2H+=Mg2++H2O导致
c(H+)减小，水解平衡右移导致NH3·H2O浓度增大，分解生成NH3。

乙同学认为发生MgO+2NH4+=Mg2++H2O+2NH3↑而溶解。

请设计实验探究乙同学的推测是否合理________________________________________。

【答案】2xMg+2NOx2xMgO+N2 3Mg+ N2Mg3N2abcdebcghf打开分液漏斗活塞，待红棕色气体充满整个装置后(或把装置中的空气排除后)，点燃酒精灯分液漏斗、平底烧瓶Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O装置D中气体体积增大，水从广口瓶流入烧杯中
取装置C中少量固体产物加入水中，若产生具有无色刺激性气味(或能使湿润的红色石蕊试纸变蓝)的气体，则证明产物存在Mg3N2，否则不存在。

向MgO固体中加入过量CH3COONH4溶液，若固体溶解且放出NH3，则证明乙同学推出合理，否则乙同学推测不合理。

【解析】(1)金属Mg在NO x中的燃烧产物为MgO、N2，Mg在氮气中燃烧生成Mg3N2，则发生反应的化学方程式为2xMg+2NOx2xMgO+N2、3Mg+ N2Mg3N2；
(2)①装置A中Cu与浓硝酸反应生成的气体NO2，用装置B干燥剂干燥，通入硬质玻璃管C。