高考化学 镁及其化合物 培优练习(含答案)及答案解析

③能量越小的物质越稳定，所以化合物的热稳定性顺序为 MgI2＜MgBr2＜MgCl2＜MgF2，故 错误；
故选①②；
(2)镁和氟气反应的热化学反应方程式为：Mg(s)＋F2(g)＝MgF2(s) △H＝−1124kJ/mol① Mg(s)＋Br2(l)＝MgBr2(s) △H＝−524kJ/mol② 将方程式②−①得 MgF2(s)＋Br2(l)＝MgBr2(s)+ F2(g) △H＝(−524kJ/mol)−( −1124kJ/mol)＝ +600kJ/mol，故答案为：MgF2(s)＋Br2(l)＝MgBr2(s)+ F2(g) △H＝+600kJ/mol； (3)镁先和氧气反应生成氧化镁，当氧气完全反应后，镁再和二氧化碳反应生成氧化镁，若
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）
（1）下列选项中正确的是_________（填序号）。
①MgI2 中 Mg2+与 I-间的作用力小于 MgF2 中 Mg2+与 F-间的作用力
②MgBr2 与 Cl2 反应是放热反应 ③化合物的熟稳定性顺序为： MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2 （2）请写出在一定条件下液溴与氟化镁固体反应的热化学方程式： ___________。
已知，金属镁在点燃的条件下能与二氧化碳反应：2Mg+CO2→2MgO+C，现将 a 克镁放在盛 有 b L（标准状态下）二氧化碳和氧气的混合气体的密闭容器中充分燃烧；
（3）若容器中剩余二氧化碳，则残留固体物质_________
A 一定只有 MgO B 一定有 MgO，可能有 C
C 一定有 MgO 和 C D 一定有 C，可能有 MgO
高考化学 镁及其化合物 培优练习(含答案)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，553K687K，1043K 以上不再失重，其热分解的 TG 曲线见下图,
＞V(O2)＞ 7a ，故答案为： 5a g；b＞V(O2)＞ 7a ；
15
3
15
(5)若容器中无气体剩余，残留固体中含有镁，说明镁不足量，假设气体全部是氧气，氧气
完全反应时固体质量增加的质量＝ b mol×32g/mol＝ 32b g，则固体质量为(a＋
22.4
22.4
32b )g； 22.4
假设气体全部是二氧化碳，根据 2Mg＋CO2→2MgO＋C 知，固体增加的质量为二氧化碳的
容器中剩余二氧化碳，二氧化碳可能参加反应也可能不参加反应，所以残留固体物质一定
含有氧化镁，可能含有碳，故选 B；
(4)镁的物质的量＝
ag 24g/mol
＝
a 24
mol，若氧气有剩余，则镁只和氧气反应生成氧化镁，
根据原子守恒得 n(Mg)＝n(MgO)，所以氧化镁的质量＝ a mol×40g/mol＝ 5a g；
×342g/mol=25.65g，则含有的结晶水的物质的量是 n(H2O)=
18g / mol
=1.35mol，
则 n(Al2(SO4)3)：n(H2O)= ( 0.15mol )：1.35mol=1： 18，所以该结晶水合物的化学式是： 2
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
子个数守恒可知，合金中镁的质量为
11.6 g 58g /mol
×24g/mol=4.8g，铝的质量为
7.8 g 78g /mol
×27g/mol=2.7g，则铝的物质的量分数为
（4）若反应容器中有氧气剩余，则容器内剩余固体的质量为_________，出现此种状况，
容器中原来 b L 混合气体中氧气的体积应满足（用含 a 的代数式）______体中含有镁，则残留固体 m 的取值范围_________；若
容器中无气体剩余，残留固体中没有镁剩余，则残留固体 m 的取值范围_________。
【答案】①② MgF2(s)＋Br2(l)＝MgBr2(s)+ F2(g) △H＝+600kJ/mol B
5a
g
b＞V(O2)＞
3
7a (a＋ 32b )＜m＜(a＋ 44b ) 5a ＜m＜ 23a
15
22.4
22.4 3
12
【解析】
【分析】
(1)①离子晶体中离子键越强，离子晶体越稳定；
②如果反应物能量之和大于生成物能量之和，则是放热反应；
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)=
③化合物的热稳定性与物质的能量大小有关，能量越小越稳定；
(2)根据盖斯定律书写；
(3)镁在燃烧时先和氧气反应生成氧化镁，当氧气完全反应后，镁再和二氧化碳反应生成氧
化镁；
(4)若氧气有剩余，则镁只和氧气反应生成氧化镁，根据原子守恒计算；采用极限的方法计
算；
(5)若容器中无气体剩余，残留固体中含有镁，假设气体全部为氧气或二氧化碳，然后采用
质量，所以固体增加的质量＝ b mol×44g/mol＝ 44b g，所以固体质量为(a＋ 44b )g，
22.4
22.4
22.4
则容器内固体质量为(a＋ 32b )＜m＜(a＋ 44b )；
22.4
22.4
假设镁和氧气恰好反应，固体的质量为氧化镁的质量＝ 5a g； 3
假设镁和二氧化碳恰好反应，固体的质量为镁和二氧化碳的质量＝a＋
极限的方法解答；若容器中无气体剩余，残留固体中没有镁剩余，说明二者完全反应。
【详解】
(1)①相同类型的离子晶体中，离子键越强，则离子间作用力越强，物质含有的能量越低， 所以 MgI2 中 Mg2＋与 I−间的作用力小于 MgF2 中 Mg2＋与 F−间的作用力，故正确； ②根据图象知，反应物的能量大于生成物能量，所以 Mg 与 F2 的反应是放热反应，故正 确；
4.05g 27g / 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 n(Al3+)= 3 ×0.15mol=0.225mol, Al2(SO4)3 的质量是 m(Al2(SO4)3)= ( 0.15mol )