資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
第13講　鎂、鋁、銅及其化合物
【備考目標(biāo)】　1.了解鎂、鋁、銅及其重要化合物的存在、性質(zhì)和用途。2.掌握工業(yè)提取鋁、鎂的一般方法。3.理解含銅重要化合物的制備原理及過(guò)程。
考點(diǎn)1　鎂及其化合物　海水提鎂
1．鎂的性質(zhì)與用途
(1)物理性質(zhì)：具有銀白色金屬光澤的固體。
(2)化學(xué)性質(zhì)(寫(xiě)化學(xué)方程式)
①與O2反應(yīng)：2Mg＋O22MgO (產(chǎn)生強(qiáng)烈白光)。
②與N2反應(yīng)：3Mg＋N2Mg3N2 。
③與CO2反應(yīng)：2Mg＋CO22MgO＋C 。
④與沸水反應(yīng)：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ 。
⑤與非氧化性強(qiáng)酸反應(yīng)：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。
【提醒】　Mg3N2能與水劇烈反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀并放出氨氣，所以只能在干燥狀態(tài)下制取。
(3)用途：生產(chǎn)合金，冶金工業(yè)上用作還原劑和脫氧劑。
2．鎂的重要化合物
(1)氧化鎂：白色粉末狀固體，難 溶于水，屬于堿性 氧化物，與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O 。
(2)氫氧化鎂：白色固體，難 溶于水，中強(qiáng)堿，與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O 。
【提醒】　氫氧化鎂的溶解度小于碳酸鎂，能發(fā)生反應(yīng)MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，鎂元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。
【基點(diǎn)判斷】(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)鎂在空氣中燃燒，產(chǎn)物為純凈的氧化鎂(× )
(2)工業(yè)上通過(guò)電解六水合氯化鎂制取金屬鎂 (× )
(3)利用海水制取溴和鎂單質(zhì)，此過(guò)程中Br－被氧化，Mg2＋被還原 (√ )
(4)向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至過(guò)量，現(xiàn)象為先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀消失(× )
題組練習(xí)
從海水中提取鎂
寫(xiě)出上述流程中的基本步驟涉及的主要反應(yīng)
制熟石灰 CaCO3CaO＋CO2↑ ，CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀 Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋
酸化 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸發(fā)結(jié)晶 析出MgCl2·6H2O
脫水 在氯化氫氣流中使MgCl2·6H2O脫水制得無(wú)水氯化鎂
電解 電解熔融氯化鎂制得鎂：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
【方法指導(dǎo)】　(1)由MgCl2·6H2O得到無(wú)水MgCl2，必須在HCl氣流中加熱，以防MgCl2水解。(2)因鎂在高溫下能與O2、N2、CO2等氣體發(fā)生反應(yīng)，故工業(yè)電解MgCl2得到的鎂，應(yīng)在H2或Ar氛圍中冷卻。
考點(diǎn)2　鋁及其化合物
1．鋁的性質(zhì)及用途
(1)存在
鋁是地殼中含量最多的金屬元素。自然界中的鋁全部以化合 態(tài)存在。
(2)化學(xué)性質(zhì)
寫(xiě)出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①
②2Al＋3Cl22AlCl3 。
③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 。
④2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 。
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe (鋁熱反應(yīng))。
【提醒】　鋁是活潑金屬，但抗腐蝕性能強(qiáng)，原因是常溫下Al能與O2反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜，從而防止內(nèi)部金屬進(jìn)一步被氧化。
2．氧化鋁
(1)物理性質(zhì)：白色固體，難溶于水，熔點(diǎn)很高。
(2)化學(xué)性質(zhì)
3．氫氧化鋁
(1)物理性質(zhì)：白色膠狀不溶于水的固體，有較強(qiáng)的吸附性。
(2)化學(xué)性質(zhì)
①Al(OH)3的電離
酸式電離：Al(OH)3＋H2O [Al(OH)4]－＋H＋ 。
堿式電離：Al(OH)3 Al3＋＋3OH－ 。
②寫(xiě)出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式：
ⅰ.Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O ；
ⅱ.Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ ；
ⅲ.2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 。
(3)制備方法
向可溶性鋁鹽中加入足量氨水：Al3＋＋3NH3·H2O ===Al(OH)3↓＋3NH。
4．一種重要的復(fù)鹽——明礬
化學(xué)式 KAl(SO4)2·12H2O (水溶液pH<7)
凈水原理 Al3＋＋3H2O Al(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中雜質(zhì)形成沉淀而凈水
與Ba(OH)2溶液的反應(yīng) Al3＋恰好完全沉淀的離子方程式：2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓ ；SO恰好完全沉淀的離子方程式：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===[Al(OH)4]－＋2BaSO4↓
【基點(diǎn)判斷】(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)鋁制品在空氣中能穩(wěn)定存在是因?yàn)殇X不活潑(× )
(2)氧化鋁熔點(diǎn)高，常用于制造耐高溫材料(√ )
(3)可以利用明礬溶液清除銅鏡表面的銅銹(√ )
(4)鋁與少量NaOH溶液反應(yīng)得到鋁鹽，與足量NaOH溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4] (× )
(5)在給定條件下，可發(fā)生轉(zhuǎn)化：Al(s)Na[Al(OH)4](aq)Al(OH)3(s)(× )
題組練習(xí)
一、鋁及其化合物的性質(zhì)與用途
1．下列關(guān)于鋁及其化合物的說(shuō)法不正確的是(　　 )
A．Al既可用于食品包裝，也可用作建筑材料
B．Al2O3既可用來(lái)冶煉金屬Al，也可用作耐火材料
C．明礬[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作凈水劑，也可用作消毒劑
D．Al(OH)3既可用作治療胃酸過(guò)多的藥物，也可用來(lái)制備一些鋁鹽
解析：選C。A項(xiàng)，金屬鋁具有良好的延展性，因此鋁可以制成鋁箔用于食品包裝，金屬鋁也可用作建筑材料，如鋁合金門(mén)窗等，正確；B項(xiàng)，電解熔融的Al2O3可冶煉金屬Al，由于Al2O3具有耐高溫的性質(zhì)，也可用作耐火材料，正確；C項(xiàng)，明礬[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水后，Al3＋能發(fā)生水解反應(yīng)，生成的Al(OH)3膠體具有吸附作用，可用作凈水劑，但Al(OH)3并不具有消毒作用，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，Al(OH)3能與胃酸中的鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水，正確。
2．下列由廢鋁粉、稀鹽酸和氨氣為原料制取Al2O3的實(shí)驗(yàn)原理和裝置不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　 )
A．用裝置甲溶解廢鋁粉 B．用裝置乙制取Al(OH)3固體
C．用裝置丙過(guò)濾得到Al(OH)3固體 D．用裝置丁灼燒Al(OH)3固體制得Al2O3
解析：選D。將廢鋁粉加入鹽酸中，適當(dāng)加熱和攪拌以加快反應(yīng)速率，則用裝置甲溶解廢鋁粉能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模珹不符合題意；向所得的AlCl3溶液中通入過(guò)量的氨氣，來(lái)制備Al(OH)3固體，用裝置乙可以制取Al(OH)3固體，倒扣的漏斗能防止倒吸，B不符合題意；分離固體和液體常用過(guò)濾操作，即用裝置丙過(guò)濾得到Al(OH)3固體，C不符合題意；蒸發(fā)溶液用蒸發(fā)皿，灼燒固體需用坩堝，故用裝置丁灼燒Al(OH)3固體制備Al2O3不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模珼符合題意。
二、以鋁及其化合物為載體的工藝流程題
3．酸溶法提純Al2O3的過(guò)程如下，鋁土礦中含有雜質(zhì)Fe2O3和SiO2。
討論回答下列問(wèn)題：
(1)寫(xiě)出①②中可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式①________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(2)步驟②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：___________________________________________。
答案：(1)①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，F(xiàn)e2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
②Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－，F(xiàn)e3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
(2)Al(OH)3只能溶于強(qiáng)堿，不能溶于氨水，用氨水不能將Fe(OH)3和Al(OH)3分離
4．利用鋁灰(主要成分為Al、Al2O3、AlN、FeO等)制備鋁鞣劑[主要成分為Al(OH)2Cl]的一種工藝如下：
(1)氣體A能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)。鋁灰在90 ℃時(shí)水解生成A的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________，“水解”采用90 ℃而不在室溫下進(jìn)行的原因是
________________________________________________________________________。
(2)“酸溶”時(shí)，Al2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______________________________________。
(3)“氧化”時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________。
(4)“廢渣”的成分為_(kāi)_________________(填化學(xué)式)。
(5)采用噴霧干燥而不用蒸發(fā)的原因是_______________________________________________。
答案：(1)AlN＋3H2OAl(OH)3＋NH3↑；加快AlN的水解反應(yīng)速率，降低NH3在水中溶解度，促使NH3逸出
(2)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O(3)2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
(4)Fe(OH)3　(5)防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3
考點(diǎn)3　銅及其化合物
1．單質(zhì)銅
(1)物理性質(zhì)：紫紅色固體，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。
(2)化學(xué)性質(zhì)
①常溫下，銅在干燥的空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，但在潮濕的空氣里則會(huì)被銹蝕，在其表面逐漸形成一層綠色的銅銹。有關(guān)化學(xué)方程式為2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 。
②寫(xiě)出下列化學(xué)方程式：
銅在空氣中加熱：2Cu＋O22CuO ；
銅絲在硫蒸氣中反應(yīng)：2Cu＋SCu2S 。
2．銅的重要化合物
(1)Cu2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅，是銅綠、孔雀石的主要成分，受熱分解可生成黑色的氧化銅，化學(xué)方程式：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O ，可溶于稀硫酸，離子方程式：Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O 。
(2)黑色的氧化銅在高溫下分解為磚紅色的Cu2O，化學(xué)方程式為4CuO2Cu2O＋O2↑ 。
(3)藍(lán)色的硫酸銅晶體受熱分解為白色的硫酸銅粉末，化學(xué)方程式為CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O 。
(4)磚紅色的Cu2O與稀硫酸反應(yīng)，溶液變藍(lán)，同時(shí)生成紅色的單質(zhì)銅，離子方程式為Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O 。
【基點(diǎn)判斷】(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)銅銹是銅被空氣中的氧氣緩慢氧化生成的氧化物(× )
(2)過(guò)量銅與濃硝酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體中有NO2、NO和H2(× )
(3)CuO是黑色固體，與水反應(yīng)生成Cu(OH)2(× )
(4)CuSO4·5H2O失去結(jié)晶水屬于化學(xué)變化(√ )
(5)除去銅粉中混有的CuO，加入稀硝酸溶解、過(guò)濾、洗滌、干燥(× )
題組練習(xí)
一、銅及其化合物的性質(zhì)
1．某研究小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究Cu及其重要化合物的性質(zhì)，下列操作正確且能達(dá)到目的的是(　　 )
A．將銅絲插入濃硫酸中加熱，反應(yīng)完后把水加入反應(yīng)器中，觀察硫酸銅溶液的顏色
B．常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中，觀察CuCl2的生成
C．將CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干，得到無(wú)水CuCl2固體
D．將表面有銅綠的銅器放入稀鹽酸中浸泡，除去銅綠
解析：選D。A項(xiàng)，應(yīng)將反應(yīng)后的液體倒入盛水的燒杯中，并不斷攪拌；B項(xiàng)，應(yīng)將銅絲在空氣中加熱到紅熱后伸入盛滿氯氣的集氣瓶中；C項(xiàng)，CuCl2水解生成的鹽酸易揮發(fā)，加熱蒸干CuCl2溶液得不到無(wú)水CuCl2固體。
2．據(jù)《本草綱目》記載：“生熟銅皆有青，即是銅之精華，大者即空綠，以次空青也，銅青則是銅器上綠色者，淘洗用之。”下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　 )
A．“銅青”的主要成分是Cu2(OH)2CO3 B．“銅青”生成過(guò)程中涉及氧化還原反應(yīng)
C．銅在潮濕空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕 D．用稀硝酸可以清洗銅器表面的銅綠
解析：選D。銅在潮濕空氣中發(fā)生吸氧腐蝕生成銅綠，即Cu2(OH)2CO3，過(guò)程中銅元素化合價(jià)發(fā)生變化，涉及氧化還原反應(yīng)，A、B、C正確；由于稀硝酸在常溫下也能腐蝕銅單質(zhì)，故不能用稀硝酸清洗銅器表面的銅綠，可用稀硫酸來(lái)清洗銅器表面的銅綠，D錯(cuò)誤。
二、銅及其化合物的制備
3．實(shí)驗(yàn)室用含有少量氧化鐵雜質(zhì)的廢銅粉制取無(wú)水硫酸銅的實(shí)驗(yàn)步驟如圖：
下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　 )
A．溶解廢銅粉的“過(guò)量酸”是指過(guò)量稀硝酸 B．氣體A是Cl2，將亞鐵離子氧化為鐵離子
C．生成沉淀D的離子方程式可以為3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe(OH)3＋3Cu2＋
D．從溶液中得到無(wú)水硫酸銅的方法是冷卻結(jié)晶
解析：選C。過(guò)量的酸應(yīng)為濃硫酸，不適合用稀硝酸，原因是引入NO雜質(zhì)，A錯(cuò)誤；向混合溶液中通入氣體A的作用是將溶液中的亞鐵離子氧化為鐵離子，氣體A為氧氣，不能使用氯氣，防止引入氯化銅雜質(zhì)，B錯(cuò)誤；加入固體B的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3＋變?yōu)槌恋矶ィ瑸榱瞬灰胄碌碾s質(zhì)，可選用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，加CuO時(shí)離子方程式為3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe(OH)3＋3Cu2＋，C正確；從溶液中冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體，D錯(cuò)誤。
4．納米氧化亞銅(Cu2O，顆粒直徑1～100 nm)具有特殊的光學(xué)、光電和催化性能，采用化學(xué)沉淀法制備晶型結(jié)構(gòu)完整、粒度分布均勻的納米Cu2O(在潮濕空氣中會(huì)慢慢氧化生成CuO)的合成路線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(　　 )
A．反應(yīng)Ⅰ為化合反應(yīng) B．操作X為過(guò)濾
C．反應(yīng)Ⅱ中，每生成22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)N2，轉(zhuǎn)移4 mol電子 D．“洗滌”時(shí)，無(wú)水乙醇可用蒸餾水代替
解析：選C。由流程可知，反應(yīng)Ⅰ為CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，反應(yīng)Ⅱ?yàn)?Cu(OH)2＋N2H4·H2O===N2↑＋2Cu2O＋7H2O，然后得到納米Cu2O濁液，離心分離并用乙醇除去表面的雜質(zhì)，干燥即可得到納米Cu2O。由分析可知，反應(yīng)Ⅰ為CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，屬于復(fù)分解反應(yīng)，A錯(cuò)誤；由分析可知，操作X為干燥，B錯(cuò)誤；由分析可知，反應(yīng)Ⅱ?yàn)?Cu(OH)2＋N2H4·H2O===N2↑＋2Cu2O＋7H2O，每生成22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即＝1 mol N2，轉(zhuǎn)移4 mol電子，C正確；由題干信息可知，納米Cu2O在潮濕空氣中會(huì)慢慢氧化生成CuO，故“洗滌”時(shí)，無(wú)水乙醇不可用蒸餾水代替，D錯(cuò)誤。
高考真題
1．(2020·江蘇高考)下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是(　　)
A．鋁的金屬活潑性強(qiáng)，可用于制作鋁金屬制品 B．氧化鋁熔點(diǎn)高，可用作電解冶煉鋁的原料
C．氫氧化鋁受熱分解，可用于中和過(guò)多的胃酸 D．明礬溶于水并水解形成膠體，可用于凈水
解析：選D。A項(xiàng)，鋁具有良好的延展性，且表面易形成氧化膜，從而保護(hù)內(nèi)部的鋁不再被腐蝕，因此可用于制作鋁金屬制品，不符合題意；B項(xiàng)，AlCl3是共價(jià)化合物，在熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，故使用Al2O3冶煉鋁，不符合題意；C項(xiàng)，Al(OH)3具有弱堿性，可以中和胃酸，不符合題意；D項(xiàng)，Al3＋水解生成Al(OH)3膠體，可以用于凈水，符合題意。
2．(2020·全國(guó)卷Ⅲ)宋代《千里江山圖》描繪了山清水秀的美麗景色，歷經(jīng)千年色彩依然，其中綠色來(lái)自孔雀石顏料[主要成分為Cu(OH)2·CuCO3]，青色來(lái)自藍(lán)銅礦顏料[主要成分為Cu(OH)2·2CuCO3]。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．保存《千里江山圖》需控制溫度和濕度 B．孔雀石、藍(lán)銅礦顏料不易被空氣氧化
C．孔雀石、藍(lán)銅礦顏料耐酸耐堿 D．Cu(OH)2·CuCO3中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于Cu(OH)2·2CuCO3
解析：選C。孔雀石顏料和藍(lán)銅礦顏料的主要成分中均含有Cu(OH)2和CuCO3，Cu(OH)2和CuCO3受熱易分解，用顏料描繪的圖案受潮容易變模糊，所以需控制溫度和濕度，A正確；孔雀石和藍(lán)銅礦中含有的Cu(OH)2和CuCO3都不易被空氣氧化，B正確；Cu(OH)2、CuCO3都能與酸反應(yīng)，所以不耐酸，C錯(cuò)誤；Cu(OH)2·CuCO3中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%≈57.7%，Cu(OH)2·2CuCO3中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%≈55.5%<57.7%，D正確。
3．(2023·湖南高考)處理某銅冶金污水(含Cu2＋、Fe3＋、Zn2＋、Al3＋)的部分流程如下：
已知：①溶液中金屬離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
物質(zhì) Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3
開(kāi)始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5
完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6
②Ksp(CuS)＝6.4×10－36，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3
B．Na2S溶液呈堿性，其主要原因是S2－＋H2O HS－＋OH－
C．“沉淀池Ⅱ”中，當(dāng)Cu2＋和Zn2＋完全沉淀時(shí)，溶液中＝4.0×10－12
D．“出水”經(jīng)陰離子交換樹(shù)脂軟化處理后，可用作工業(yè)冷卻循環(huán)用水
解析：選D。結(jié)合已知①表中數(shù)據(jù)可知，調(diào)pH＝4后，F(xiàn)e3＋完全沉淀，Al3＋部分沉淀，“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3，A項(xiàng)正確；Na2S溶液因S2－水解而呈堿性，B項(xiàng)正確；“沉淀池Ⅱ”中，當(dāng)Cu2＋和Zn2＋完全沉淀時(shí)，溶液中＝＝＝＝4.0×10－12，C項(xiàng)正確；“出水”中除含有陰離子外，還含有大量的Na＋、Ca2＋等陽(yáng)離子，故只經(jīng)陰離子交換樹(shù)脂軟化處理后，不可用作工業(yè)冷卻循環(huán)用水，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4．(2020·山東高考)以菱鎂礦(主要成分為MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)為原料制備高純鎂砂的工藝流程如下：
已知浸出時(shí)產(chǎn)生的廢渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．浸出鎂的反應(yīng)為MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
B．浸出和沉鎂的操作均應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行
C．流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)有NH3、NH4Cl
D．分離Mg2＋與Al3＋、Fe3＋是利用了它們氫氧化物Ksp的不同
解析：選B。菱鎂礦煅燒后得到輕燒粉，MgCO3轉(zhuǎn)化為MgO，加入氯化銨溶液浸取，浸出的廢渣有SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3，同時(shí)產(chǎn)生氨氣，則此時(shí)浸出液中主要含有Mg2＋和過(guò)量的NH4Cl，加入氨水得到Mg(OH)2沉淀，煅燒得到高純鎂砂。高溫煅燒后Mg元素主要以MgO的形式存在，MgO可以與銨根水解產(chǎn)生的氫離子反應(yīng)，促進(jìn)銨根的水解，所以得到氯化鎂、氨氣和水，化學(xué)方程式為MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O，故A正確；一水合氨受熱易分解，沉鎂時(shí)在較高溫度下進(jìn)行會(huì)造成一水合氨大量分解，揮發(fā)出氨氣，降低NH3·H2O利用率，故B錯(cuò)誤；浸出過(guò)程產(chǎn)生的氨氣可以回收制備氨水，沉鎂時(shí)氯化鎂與氨水反應(yīng)生成的氯化銨又可以利用到浸出過(guò)程中，故C正確；Fe(OH)3、Al(OH)3的Ksp遠(yuǎn)小于Mg(OH)2的Ksp，所以當(dāng)pH達(dá)到一定值時(shí)Fe3＋、Al3＋產(chǎn)生沉淀，而Mg2＋不沉淀，從而將其分離，故D正確。
鞏固練習(xí)
一、選擇題(每題5分，共10題，共50分)
1．鎂是一種活潑的金屬單質(zhì)，下列關(guān)于金屬鎂的說(shuō)法中正確的是(　　 )
A．鎂能與NaOH溶液反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀 B．大量鎂條燃燒引起的火災(zāi)不能用干冰滅火器滅火
C．鎂在任何條件下都不能與水反應(yīng) D．鎂能在N2中燃燒，且生成MgN
解析：選B。鎂不是兩性金屬，不能與NaOH溶液反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；鎂能在CO2中燃燒，故B正確；鎂在加熱條件下能與水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣，故C錯(cuò)誤；鎂能在N2中燃燒，且生成Mg3N2，故D錯(cuò)誤。
2．下列關(guān)于鋁單質(zhì)的敘述中，正確的是(　　 )
A．不能用鋁制的器皿來(lái)盛放酸梅湯或堿水是因?yàn)殇X會(huì)和酸或堿反應(yīng)
B．鋁制品在空氣中有很強(qiáng)的抗腐蝕性是因?yàn)殇X的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定
C．鋁和NaOH溶液反應(yīng)：Al＋2OH－＋2H2O===[Al(OH)4]－＋H2↑
D．用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細(xì)打磨過(guò)的鋁箔在酒精燈上加熱，熔化后的液態(tài)鋁會(huì)滴落下來(lái)，是因?yàn)榻饘黉X的熔點(diǎn)較低
解析：選A。無(wú)論是鋁還是其氧化物都能與酸或堿反應(yīng)，A正確；鋁化學(xué)性質(zhì)活潑，鋁制品具有很強(qiáng)的抗腐蝕性是因?yàn)殇X表面形成致密的氧化膜，B錯(cuò)誤；電荷、得失電子均不守恒，正確的離子方程式為2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，C錯(cuò)誤；打磨后的鋁箔在酒精燈上灼燒，表面生成Al2O3，高熔點(diǎn)的Al2O3兜住了熔融的液態(tài)鋁，不會(huì)滴落，D錯(cuò)誤。
3．下列銅及其化合物的性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是(　　 )
A．銅單質(zhì)具有延展性，可用于傳輸電流 B．Cu2O的熔、沸點(diǎn)較高，可用作催化劑
C．Cu(OH)2具有氧化性，可用于檢驗(yàn)醛基 D．CuSO4能使蛋白質(zhì)變性，可用于飲用水消毒
解析：選C。銅單質(zhì)具有導(dǎo)電性，可用于傳輸電流，A不符合題意；Cu2O的熔、沸點(diǎn)較高與其作催化劑無(wú)因果關(guān)系，B不符合題意；已知反應(yīng)RCHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCu2O↓＋RCOONa＋3H2O，反應(yīng)中Cu(OH)2作氧化劑，具有氧化性，可用于檢驗(yàn)醛基，C符合題意；CuSO4能使蛋白質(zhì)變性，但CuSO4不可用于飲用水消毒，只能用于環(huán)境消毒，D不符合題意。
4．某同學(xué)通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)探究Mg及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達(dá)到目的的是(　　 )
A．將水加入濃硫酸中得到稀硫酸，置鎂片于其中探究Mg的活潑性
B．將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，觀察Mg(OH)2沉淀的生成
C．將Mg(OH)2濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過(guò)濾，洗滌并收集沉淀
D．將Mg(OH)2沉淀轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，加足量稀鹽酸，加熱蒸干得無(wú)水MgCl2固體
解析：選B。稀釋濃硫酸應(yīng)將濃硫酸加到水中，而不能將水加入濃硫酸中得到稀硫酸，A錯(cuò)誤；過(guò)濾時(shí)應(yīng)該用玻璃棒引流，C錯(cuò)誤；由于氯化鎂水解生成氫氧化鎂和氯化氫，水解吸熱，且氯化氫易揮發(fā)，所以加熱時(shí)促進(jìn)鎂離子水解，蒸干得不到無(wú)水MgCl2固體，為氫氧化鎂固體，D錯(cuò)誤。
5．向CuSO4溶液中加入H2O2溶液，很快有大量氣體逸出，同時(shí)放熱，一段時(shí)間后，藍(lán)色溶液變?yōu)榧t色渾濁(Cu2O)，繼續(xù)加入H2O2溶液，紅色渾濁又變?yōu)樗{(lán)色溶液，這個(gè)反應(yīng)可以反復(fù)多次。下列關(guān)于上述過(guò)程的說(shuō)法不正確的是(　　 )
A．Cu2＋將H2O2還原為O2 B．H2O2既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)還原性
C．Cu2＋是H2O2分解反應(yīng)的催化劑 D．發(fā)生了反應(yīng)：Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O
解析：選A。硫酸銅與H2O2溶液首先發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氧化亞銅，銅元素的化合價(jià)降低，硫酸銅作氧化劑，則H2O2作還原劑被氧化成氧氣，故A錯(cuò)誤；開(kāi)始過(guò)氧化氫被氧化成氧氣表現(xiàn)還原性，繼續(xù)滴加過(guò)氧化氫溶液后氧化亞銅轉(zhuǎn)變成銅離子，則過(guò)氧化氫又表現(xiàn)氧化性，故B正確；整個(gè)過(guò)程中反應(yīng)開(kāi)始有銅離子，反應(yīng)結(jié)束時(shí)還有銅離子，銅離子的量沒(méi)有變化，符合催化劑的特點(diǎn)，故C正確；反應(yīng)的第二階段是過(guò)氧化氫與氧化亞銅反應(yīng)產(chǎn)生銅離子的過(guò)程，根據(jù)價(jià)態(tài)變化，可知過(guò)氧化氫應(yīng)被還原成水，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等可得離子方程式：Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O，故D正確。
6．下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是(　　 )
A．鎂粉中混有少量鋁粉：加入過(guò)量燒堿溶液充分反應(yīng)，過(guò)濾、洗滌、干燥
B．用過(guò)量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋
C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過(guò)濾，向?yàn)V液中通入過(guò)量CO2后過(guò)濾
D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過(guò)濾、洗滌、干燥得到MgO
解析：選B。Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入過(guò)量氨水時(shí)，F(xiàn)e3＋、Al3＋均轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，達(dá)不到除雜的目的。
7．(2023·福建福州聯(lián)考)實(shí)驗(yàn)室以空氣和鎂為原料制備Mg3N2的裝置如圖所示(夾持和加熱裝置略去)，已知Mg3N2遇到水蒸氣會(huì)反應(yīng)生成NH3，還原鐵粉與N2不會(huì)反應(yīng)。下列說(shuō)法不正確的是(　　 )
A．裝置A、B中可依次加入NaOH溶液、濃硫酸 B．若去掉裝置C，對(duì)產(chǎn)品純度影響很大
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先加熱C，通入一段時(shí)間空氣后再加熱D D．裝置E中堿石灰的作用是吸收尾氣
解析：選D。鎂為活潑金屬，會(huì)與空氣中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣反應(yīng)，要制備氮化鎂，需要去除空氣中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣，裝置A、B中可依次加入NaOH溶液、濃硫酸，由于混合氣體通過(guò)氫氧化鈉溶液后帶出水蒸氣，因此濃硫酸需要放在氫氧化鈉溶液后，對(duì)氣體進(jìn)行干燥，A正確；裝置C的作用是除去氧氣，若去掉裝置C，鎂與氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，對(duì)產(chǎn)品純度有影響，B正確；氧氣會(huì)與鎂反應(yīng)，為保證裝置內(nèi)氧氣全部除去，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先加熱C，通入一段時(shí)間空氣除盡氧氣，然后再加熱D，C正確；根據(jù)Mg3N2遇水會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2和NH3，裝置E中堿石灰的作用是防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入到裝置D中，D錯(cuò)誤。
8．一種工業(yè)制備無(wú)水氯化鎂的工藝流程如下：
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　 )
A．物質(zhì)X常選用生石灰 B．工業(yè)上常用電解熔融MgCl2的方法制備金屬鎂
C．“氯化”過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)為MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO
D．向“煅燒”后的產(chǎn)物中加稀鹽酸，將所得溶液加熱蒸發(fā)也可得到無(wú)水MgCl2
解析：選D。苦鹵水中含有大量鎂離子，加入生石灰，生石灰與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣再與鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂，生石灰來(lái)源豐富、價(jià)格便宜，常用來(lái)做沉鎂的沉淀劑，A正確；鎂為活潑金屬，工業(yè)上常用電解熔融氯化鎂的方法來(lái)制備金屬鎂，B正確；根據(jù)題給流程圖可知，“煅燒”氫氧化鎂得到氧化鎂，“氯化”過(guò)程中，加入碳和氯氣與氧化鎂反應(yīng)，生成無(wú)水氯化鎂和一種氣體，根據(jù)原子守恒和得失電子守恒可得反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO，C正確；向“煅燒”后所得的氧化鎂中加稀鹽酸，得到氯化鎂溶液，由于鎂離子會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)Mg2＋＋2H2O Mg(OH)2＋2H＋，直接蒸發(fā)MgCl2溶液，生成的HCl揮發(fā)，最終得到的是氫氧化鎂，而不是無(wú)水氯化鎂，D錯(cuò)誤。
9．CuSO4在電鍍、印染、顏料、農(nóng)藥等方面應(yīng)用廣泛。某實(shí)驗(yàn)小組用28.8 g紅色固體a(只含Cu或Cu2O中的一種)制備膽礬的路線如下：
下列推斷正確的是(　　 )
A．紅色固體a可能是Cu B．反應(yīng)Ⅰ中參與反應(yīng)的H2SO4的物質(zhì)的量為0.2 mol
C.試劑X一般選擇稀鹽酸和稀硝酸的混合物 D．步驟Ⅲ一般在坩堝中加熱并灼燒
解析：選B。某實(shí)驗(yàn)小組用28.8 g紅色固體a(只含Cu或Cu2O中的一種)制備膽礬，該紅色固體和足量稀硫酸反應(yīng)后得到藍(lán)色溶液和紅色固體，則該固體為Cu2O。若紅色固體a是銅，銅不與稀硫酸反應(yīng)，步驟Ⅰ不能得到藍(lán)色溶液，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Cu2O的物質(zhì)的量為＝0.2 mol，反應(yīng)Ⅰ為Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O，則參與反應(yīng)的H2SO4的物質(zhì)的量為0.2 mol，B項(xiàng)正確；如果用稀硝酸和稀鹽酸的混合物溶解銅，會(huì)引入雜質(zhì)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在坩堝中加熱并灼燒，會(huì)失去結(jié)晶水，得不到膽礬，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
10．(2023·河北滄州二中三模)由鋁土礦(含Al2O3和少量Fe2O3、BaO、SiO2)冶煉鋁的簡(jiǎn)單流程如圖所示(假定每步轉(zhuǎn)化均完全)。下列說(shuō)法正確的是(　　 )
A．“溶渣”和“燒渣”的主要成分均屬于電解質(zhì)
B．“酸溶”時(shí)用鹽酸和用硫酸得到的“溶渣”的主要成分一樣
C．鋁土礦中鋁元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為%
D．“電解”時(shí)，陽(yáng)極為石墨，一段時(shí)間后需補(bǔ)充陽(yáng)極材料
解析：選D。“酸溶”所得溶渣的主要成分為SiO2，屬于非電解質(zhì)，A錯(cuò)誤；用硫酸“酸溶”時(shí)，“溶渣”中還會(huì)有硫酸鋇，B錯(cuò)誤；鋁土礦中鋁元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%＝%，C錯(cuò)誤；“電解”時(shí)，氧離子在陽(yáng)極上失電子生成氧氣，氧氣與石墨反應(yīng)生成CO2，過(guò)一段時(shí)間需要補(bǔ)充陽(yáng)極材料，D正確。
二、非選擇題(共2題，共35分)
11．(17分)某工業(yè)含銅廢料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分，利用該含銅廢料可生產(chǎn)硝酸銅晶體[Cu(NO3)2·3H2O]，生產(chǎn)的工藝流程如圖所示：
回答下列問(wèn)題：
(1)“焙燒”過(guò)程中除生成SO2的反應(yīng)外，另外一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式是
________________________________________________________________________。(2分)
(2)“酸化”過(guò)程為加快反應(yīng)速率，可采用的措施有__________________(寫(xiě)出一條即可)，“酸化”的目的是
________________________________________________________________________。(3分)
(3)若試劑a為Zn，則“置換”的離子方程式為_(kāi)_____________________________，濾液中溶質(zhì)的化學(xué)式是________。 (3分)
(4)“淘洗”的作用是______________________________________________________，
若圖中淘洗液的主要溶質(zhì)與濾液的溶質(zhì)相同，則試劑b是________。(3分)
(5)“反應(yīng)”一步中使用20% HNO3和10% H2O2，整個(gè)過(guò)程無(wú)紅棕色氣體產(chǎn)生，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
________________________________________________________________________；
若該步驟只使用20% HNO3，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度升高，出現(xiàn)大量紅棕色氣體，則還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______。 (4分)
(6)“一系列操作”是指化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，這些操作的名稱是______________________________________。(2分)
解析：(1)加熱條件下，Cu被O2氧化為CuO。(2)將焙燒產(chǎn)物粉碎可增大固體物質(zhì)與硫酸的接觸面積；升高反應(yīng)溫度、增大反應(yīng)物濃度均能加快化學(xué)反應(yīng)速率。“酸化”的目的是使CuO溶解轉(zhuǎn)化為Cu2＋。(3)Zn的還原性比Cu強(qiáng)，故Zn與Cu2＋反應(yīng)生成Cu和Zn2＋；過(guò)濾后濾渣為Cu(含有Zn)，濾液為硫酸鋅溶液。(4)“淘洗”的目的是除去前面加入的過(guò)量鋅，因此試劑b為稀硫酸。(5)“反應(yīng)”過(guò)程中無(wú)紅棕色氣體產(chǎn)生，由此推知反應(yīng)不生成NO或NO2，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋H2O2＋2HNO3===Cu(NO3)2＋2H2O。根據(jù)生成大量紅棕色氣體可知生成的是NO2，因還原劑為Cu，化合價(jià)由0價(jià)升高至＋2價(jià)，氧化劑為HNO3，其中N的化合價(jià)由＋5價(jià)降低為＋4價(jià)，由得失電子守恒可知該反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為1∶2。(6)“反應(yīng)”后的溶液為Cu(NO3)2，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌可得到目標(biāo)產(chǎn)物。
答案：(1)2Cu＋O22CuO
(2)將焙燒產(chǎn)物粉碎、升高酸化溫度、適當(dāng)提高硫酸濃度(任寫(xiě)一條)　將CuO轉(zhuǎn)化為Cu2＋
(3)Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu　ZnSO4(4)除去過(guò)量的Zn　稀硫酸
(5)Cu＋H2O2＋2HNO3===Cu(NO3)2＋2H2O　1∶2(6)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌
12．(18分)(2023·北京名校聯(lián)考)某研究小組探究鎂、鋁與Na2CO3溶液的反應(yīng)。
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：將過(guò)量鎂條、鋁條(除去表面氧化膜)分別放入60 ℃的溫水中，觀察到開(kāi)始時(shí)鎂條表面有氣泡，5分鐘后氣泡迅速減少直至反應(yīng)停止；鋁條表面無(wú)明顯現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：將過(guò)量鎂條、鋁條(除去表面氧化膜)分別放入飽和Na2CO3溶液(pH＝12)中，觀察到鎂條表面有氣泡，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，溶液中產(chǎn)生白色渾濁，鋁條表面持續(xù)產(chǎn)生氣泡。
(1)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中鎂條表面產(chǎn)生氣泡的反應(yīng)為_(kāi)_______________________________________。(2分)
(2)實(shí)驗(yàn)Ⅱ中飽和Na2CO3溶液pH＝12的原因____________________________(寫(xiě)離子方程式)。(2分)
(3)探究實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ現(xiàn)象不同的原因，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅲ。
實(shí)驗(yàn)Ⅲ
現(xiàn)象 電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，鎂條上無(wú)明顯現(xiàn)象；隨后電流計(jì)指針迅速歸零繼而向左偏轉(zhuǎn)，鎂條上有少量氣泡產(chǎn)生，鋁條上持續(xù)有氣泡產(chǎn)生 電流計(jì)指針持續(xù)向右偏轉(zhuǎn)，示數(shù)逐漸減小，溶液中有白色渾濁物，鋁條上持續(xù)有氣泡產(chǎn)生
①實(shí)驗(yàn)a是b的對(duì)照組，所用NaOH溶液的濃度為_(kāi)_________________。(2分)
②實(shí)驗(yàn)a中開(kāi)始時(shí)Mg是原電池的______極。(1分)
③用化學(xué)用語(yǔ)表示實(shí)驗(yàn)a中鋁條上持續(xù)產(chǎn)生氣泡的原因
______________________________________________________。(2分)
④查閱資料，實(shí)驗(yàn)b中沉淀成分為Mg2(OH)2CO3·aH2O，實(shí)驗(yàn)證實(shí)了沉淀中含有CO、OH－，將白色渾濁物過(guò)濾、洗滌，加入0.1 mol/L鹽酸y mL恰好完全反應(yīng)，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO2氣體x mL，x、y之間的關(guān)系為_(kāi)_________________(用含x、y的表達(dá)式表示)。(3分)
⑤實(shí)驗(yàn)a中電流計(jì)指針出現(xiàn)反向偏轉(zhuǎn)，而實(shí)驗(yàn)b中電流計(jì)指針未發(fā)生反向偏轉(zhuǎn)的原因_________________________________________________。(3分)
(4)結(jié)合鋁元素的分布系數(shù)解釋實(shí)驗(yàn)Ⅱ中鋁與飽和Na2CO3溶液反應(yīng)持續(xù)產(chǎn)生細(xì)小氣泡的原因________________________________________________________________________，
已知：Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－的分布分?jǐn)?shù)與溶液pH的關(guān)系如圖所示。(3分)
解析：由題意可知，該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄挎V、鋁與碳酸鈉溶液的反應(yīng)，由實(shí)驗(yàn)可知，鎂能與碳酸鈉溶液中的水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣，氫氧化鎂覆蓋在鎂條表面阻礙反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，而鋁與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成[Al(OH)4]－。
(1)由分析可知，實(shí)驗(yàn)Ⅰ中鎂條表面產(chǎn)生氣泡的反應(yīng)為鎂與水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。
(2)實(shí)驗(yàn)Ⅱ中飽和碳酸鈉溶液pH為12的原因是碳酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，碳酸根離子在溶液中水解使溶液呈堿性，反應(yīng)的離子方程式為CO＋H2O HCO＋OH－。
(3)①實(shí)驗(yàn)a是b的對(duì)照組，由探究實(shí)驗(yàn)變量唯一化原則可知，實(shí)驗(yàn)a中氫氧化鈉溶液的pH為12，濃度為0.01 mol/L。②由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，實(shí)驗(yàn)a中開(kāi)始時(shí)，鎂和鋁在NaOH溶液中構(gòu)成原電池，金屬性強(qiáng)于鋁的鎂做原電池的負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫氧化鎂。③由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，實(shí)驗(yàn)a中開(kāi)始時(shí)，鎂和鋁在NaOH溶液中構(gòu)成原電池，金屬性強(qiáng)于鋁的鎂做原電池的負(fù)極，鋁做正極，水在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子和氫氣，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，放電生成的氫氧化鎂覆蓋在鎂條表面使鎂的還原性降低，導(dǎo)致鋁做原電池的負(fù)極，堿性條件下鋁失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成[Al(OH)4]－，電極反應(yīng)式為Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－，同時(shí)鋁與飽和碳酸鈉溶液中的氫氧根離子反應(yīng)生成[Al(OH)4]－和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，所以實(shí)驗(yàn)a中鋁條上持續(xù)產(chǎn)生氣泡。④若沉淀中只含MgCO3，碳酸鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCO3＋2HCl===MgCl2＋CO2↑＋H2O，由化學(xué)方程式可得：×2＝0.1 mol/L×10－3y L，解得x＝1.12y，但沉淀中含有OH－，實(shí)際消耗的鹽酸的量要多于和碳酸鎂反應(yīng)用去的鹽酸的量。
(4)鋁與pH為12的飽和碳酸鈉溶液反應(yīng)生成[Al(OH)4]－，沒(méi)有生成氫氧化鋁沉淀覆蓋在鋁條表面阻礙反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，使得反應(yīng)可以持續(xù)進(jìn)行。
答案：(1)Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑(2)CO＋H2O HCO＋OH－
(3)①0.01 mol·L－1　②負(fù)　③2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑　④x<1.12y　⑤Mg還原性強(qiáng)于Al，實(shí)驗(yàn)a中首先Mg失去電子結(jié)合OH－生成致密的Mg(OH)2覆蓋在鎂條表面，阻礙Mg繼續(xù)反應(yīng)，鎂條作正極，使電流計(jì)指針?lè)聪蚱D(zhuǎn)；實(shí)驗(yàn)b中由于CO濃度較高，Mg2＋結(jié)合OH－和CO生成Mg2(OH)2CO3·aH2O，從鎂條表面脫落，鎂條因未被充分覆蓋一直作負(fù)極，電流計(jì)指針不反向偏轉(zhuǎn)
(4)飽和Na2CO3溶液的pH＝12，反應(yīng)時(shí)鋁元素主要以[Al(OH)4]－形式存在，沒(méi)有生成氫氧化鋁沉淀覆蓋在鋁條表面阻礙反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行
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第13講　鎂、鋁、銅及其化合物
【備考目標(biāo)】　1.了解鎂、鋁、銅及其重要化合物的存在、性質(zhì)和用途。2.掌握工業(yè)提取鋁、鎂的一般方法。3.理解含銅重要化合物的制備原理及過(guò)程。
考點(diǎn)1　鎂及其化合物　海水提鎂
1．鎂的性質(zhì)與用途
(1)物理性質(zhì)：具有銀白色金屬光澤的固體。
(2)化學(xué)性質(zhì)(寫(xiě)化學(xué)方程式)
①與O2反應(yīng)： (產(chǎn)生強(qiáng)烈白光)。
②與N2反應(yīng)： 。
③與CO2反應(yīng)： 。
④與沸水反應(yīng)： 。
⑤與非氧化性強(qiáng)酸反應(yīng)：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。
【提醒】　Mg3N2能與水劇烈反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀并放出氨氣，所以只能在干燥狀態(tài)下制取。
(3)用途：生產(chǎn)合金，冶金工業(yè)上用作還原劑和脫氧劑。
2．鎂的重要化合物
(1)氧化鎂：白色粉末狀固體， 溶于水，屬于 氧化物，與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為 。
(2)氫氧化鎂：白色固體， 溶于水，中強(qiáng)堿，與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為 。
【提醒】　氫氧化鎂的溶解度小于碳酸鎂，能發(fā)生反應(yīng)MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，鎂元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。
【基點(diǎn)判斷】(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)鎂在空氣中燃燒，產(chǎn)物為純凈的氧化鎂( )
(2)工業(yè)上通過(guò)電解六水合氯化鎂制取金屬鎂 ( )
(3)利用海水制取溴和鎂單質(zhì)，此過(guò)程中Br－被氧化，Mg2＋被還原 ( )
(4)向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至過(guò)量，現(xiàn)象為先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀消失( )
題組練習(xí)
從海水中提取鎂
寫(xiě)出上述流程中的基本步驟涉及的主要反應(yīng)
制熟石灰 ，CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀 Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋
酸化 ；
蒸發(fā)結(jié)晶 析出MgCl2·6H2O
脫水 在氯化氫氣流中使MgCl2·6H2O脫水制得無(wú)水氯化鎂
電解 電解熔融氯化鎂制得鎂： ；
【方法指導(dǎo)】　(1)由MgCl2·6H2O得到無(wú)水MgCl2，必須在HCl氣流中加熱，以防MgCl2水解。(2)因鎂在高溫下能與O2、N2、CO2等氣體發(fā)生反應(yīng)，故工業(yè)電解MgCl2得到的鎂，應(yīng)在H2或Ar氛圍中冷卻。
考點(diǎn)2　鋁及其化合物
1．鋁的性質(zhì)及用途
(1)存在
鋁是地殼中含量最多的金屬元素。自然界中的鋁全部以 態(tài)存在。
(2)化學(xué)性質(zhì)
寫(xiě)出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①
② 。
③ 。
④ 。
⑤ (鋁熱反應(yīng))。
【提醒】　鋁是活潑金屬，但抗腐蝕性能強(qiáng)，原因是常溫下Al能與O2反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜，從而防止內(nèi)部金屬進(jìn)一步被氧化。
2．氧化鋁
(1)物理性質(zhì)：白色固體，難溶于水，熔點(diǎn)很高。
(2)化學(xué)性質(zhì)
3．氫氧化鋁
(1)物理性質(zhì)：白色膠狀不溶于水的固體，有較強(qiáng)的吸附性。
(2)化學(xué)性質(zhì)
①Al(OH)3的電離
酸式電離： 。
堿式電離： 。
②寫(xiě)出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式：
ⅰ. ；
ⅱ. ；
ⅲ. 。
(3)制備方法
向可溶性鋁鹽中加入足量氨水：Al3＋＋3NH3·H2O ===Al(OH)3↓＋3NH。
4．一種重要的復(fù)鹽——明礬
化學(xué)式 (水溶液pH<7)
凈水原理 Al3＋＋3H2O Al(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中雜質(zhì)形成沉淀而凈水
與Ba(OH)2溶液的反應(yīng) Al3＋恰好完全沉淀的離子方程式： ；SO恰好完全沉淀的離子方程式： ；
【基點(diǎn)判斷】(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)鋁制品在空氣中能穩(wěn)定存在是因?yàn)殇X不活潑( )
(2)氧化鋁熔點(diǎn)高，常用于制造耐高溫材料( )
(3)可以利用明礬溶液清除銅鏡表面的銅銹( )
(4)鋁與少量NaOH溶液反應(yīng)得到鋁鹽，與足量NaOH溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4] ( )
(5)在給定條件下，可發(fā)生轉(zhuǎn)化：Al(s)Na[Al(OH)4](aq)Al(OH)3(s)( )
題組練習(xí)
一、鋁及其化合物的性質(zhì)與用途
1．下列關(guān)于鋁及其化合物的說(shuō)法不正確的是(　　 )
A．Al既可用于食品包裝，也可用作建筑材料
B．Al2O3既可用來(lái)冶煉金屬Al，也可用作耐火材料
C．明礬[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作凈水劑，也可用作消毒劑
D．Al(OH)3既可用作治療胃酸過(guò)多的藥物，也可用來(lái)制備一些鋁鹽
2．下列由廢鋁粉、稀鹽酸和氨氣為原料制取Al2O3的實(shí)驗(yàn)原理和裝置不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　 )
A．用裝置甲溶解廢鋁粉 B．用裝置乙制取Al(OH)3固體
C．用裝置丙過(guò)濾得到Al(OH)3固體 D．用裝置丁灼燒Al(OH)3固體制得Al2O3
二、以鋁及其化合物為載體的工藝流程題
3．酸溶法提純Al2O3的過(guò)程如下，鋁土礦中含有雜質(zhì)Fe2O3和SiO2。
討論回答下列問(wèn)題：
(1)寫(xiě)出①②中可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式①________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(2)步驟②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：_____________________________________________。
4．利用鋁灰(主要成分為Al、Al2O3、AlN、FeO等)制備鋁鞣劑[主要成分為Al(OH)2Cl]的一種工藝如下：
(1)氣體A能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)。鋁灰在90 ℃時(shí)水解生成A的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________，“水解”采用90 ℃而不在室溫下進(jìn)行的原因是
________________________________________________________________________。
(2)“酸溶”時(shí)，Al2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________________________。
(3)“氧化”時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________。
(4)“廢渣”的成分為_(kāi)_________________(填化學(xué)式)。
(5)采用噴霧干燥而不用蒸發(fā)的原因是_______________________________________________。
考點(diǎn)3　銅及其化合物
1．單質(zhì)銅
(1)物理性質(zhì)：紫紅色固體，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。
(2)化學(xué)性質(zhì)
①常溫下，銅在干燥的空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，但在潮濕的空氣里則會(huì)被銹蝕，在其表面逐漸形成一層綠色的銅銹。有關(guān)化學(xué)方程式為 。
②寫(xiě)出下列化學(xué)方程式：
銅在空氣中加熱： ；
銅絲在硫蒸氣中反應(yīng)： 。
2．銅的重要化合物
(1)Cu2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅，是銅綠、孔雀石的主要成分，受熱分解可生成黑色的氧化銅，化學(xué)方程式： ，可溶于稀硫酸，離子方程式： 。
(2)黑色的氧化銅在高溫下分解為磚紅色的Cu2O，化學(xué)方程式為 。
(3)藍(lán)色的硫酸銅晶體受熱分解為白色的硫酸銅粉末，化學(xué)方程式為 。
(4)磚紅色的Cu2O與稀硫酸反應(yīng)，溶液變藍(lán)，同時(shí)生成紅色的單質(zhì)銅，離子方程式為 。
【基點(diǎn)判斷】(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)銅銹是銅被空氣中的氧氣緩慢氧化生成的氧化物( )
(2)過(guò)量銅與濃硝酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體中有NO2、NO和H2( )
(3)CuO是黑色固體，與水反應(yīng)生成Cu(OH)2( )
(4)CuSO4·5H2O失去結(jié)晶水屬于化學(xué)變化( )
(5)除去銅粉中混有的CuO，加入稀硝酸溶解、過(guò)濾、洗滌、干燥( )
題組練習(xí)
一、銅及其化合物的性質(zhì)
1．某研究小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究Cu及其重要化合物的性質(zhì)，下列操作正確且能達(dá)到目的的是(　　 )
A．將銅絲插入濃硫酸中加熱，反應(yīng)完后把水加入反應(yīng)器中，觀察硫酸銅溶液的顏色
B．常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中，觀察CuCl2的生成
C．將CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干，得到無(wú)水CuCl2固體
D．將表面有銅綠的銅器放入稀鹽酸中浸泡，除去銅綠
2．據(jù)《本草綱目》記載：“生熟銅皆有青，即是銅之精華，大者即空綠，以次空青也，銅青則是銅器上綠色者，淘洗用之。”下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　 )
A．“銅青”的主要成分是Cu2(OH)2CO3 B．“銅青”生成過(guò)程中涉及氧化還原反應(yīng)
C．銅在潮濕空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕 D．用稀硝酸可以清洗銅器表面的銅綠
二、銅及其化合物的制備
3．實(shí)驗(yàn)室用含有少量氧化鐵雜質(zhì)的廢銅粉制取無(wú)水硫酸銅的實(shí)驗(yàn)步驟如圖：
下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　 )
A．溶解廢銅粉的“過(guò)量酸”是指過(guò)量稀硝酸 B．氣體A是Cl2，將亞鐵離子氧化為鐵離子
C．生成沉淀D的離子方程式可以為3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe(OH)3＋3Cu2＋
D．從溶液中得到無(wú)水硫酸銅的方法是冷卻結(jié)晶
4．納米氧化亞銅(Cu2O，顆粒直徑1～100 nm)具有特殊的光學(xué)、光電和催化性能，采用化學(xué)沉淀法制備晶型結(jié)構(gòu)完整、粒度分布均勻的納米Cu2O(在潮濕空氣中會(huì)慢慢氧化生成CuO)的合成路線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(　　 )
A．反應(yīng)Ⅰ為化合反應(yīng) B．操作X為過(guò)濾
C．反應(yīng)Ⅱ中，每生成22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)N2，轉(zhuǎn)移4 mol電子 D．“洗滌”時(shí)，無(wú)水乙醇可用蒸餾水代替
高考真題
1．(2020·江蘇高考)下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是(　　)
A．鋁的金屬活潑性強(qiáng)，可用于制作鋁金屬制品 B．氧化鋁熔點(diǎn)高，可用作電解冶煉鋁的原料
C．氫氧化鋁受熱分解，可用于中和過(guò)多的胃酸 D．明礬溶于水并水解形成膠體，可用于凈水
2．(2020·全國(guó)卷Ⅲ)宋代《千里江山圖》描繪了山清水秀的美麗景色，歷經(jīng)千年色彩依然，其中綠色來(lái)自孔雀石顏料[主要成分為Cu(OH)2·CuCO3]，青色來(lái)自藍(lán)銅礦顏料[主要成分為Cu(OH)2·2CuCO3]。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．保存《千里江山圖》需控制溫度和濕度 B．孔雀石、藍(lán)銅礦顏料不易被空氣氧化
C．孔雀石、藍(lán)銅礦顏料耐酸耐堿 D．Cu(OH)2·CuCO3中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于Cu(OH)2·2CuCO3
3．(2023·湖南高考)處理某銅冶金污水(含Cu2＋、Fe3＋、Zn2＋、Al3＋)的部分流程如下：
已知：①溶液中金屬離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
物質(zhì) Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3
開(kāi)始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5
完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6
②Ksp(CuS)＝6.4×10－36，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3
B．Na2S溶液呈堿性，其主要原因是S2－＋H2O HS－＋OH－
C．“沉淀池Ⅱ”中，當(dāng)Cu2＋和Zn2＋完全沉淀時(shí)，溶液中＝4.0×10－12
D．“出水”經(jīng)陰離子交換樹(shù)脂軟化處理后，可用作工業(yè)冷卻循環(huán)用水
4．(2020·山東高考)以菱鎂礦(主要成分為MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)為原料制備高純鎂砂的工藝流程如下：
已知浸出時(shí)產(chǎn)生的廢渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．浸出鎂的反應(yīng)為MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
B．浸出和沉鎂的操作均應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行
C．流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)有NH3、NH4Cl
D．分離Mg2＋與Al3＋、Fe3＋是利用了它們氫氧化物Ksp的不同
鞏固練習(xí)
一、選擇題(每題5分，共10題，共50分)
1．鎂是一種活潑的金屬單質(zhì)，下列關(guān)于金屬鎂的說(shuō)法中正確的是(　　 )
A．鎂能與NaOH溶液反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀 B．大量鎂條燃燒引起的火災(zāi)不能用干冰滅火器滅火
C．鎂在任何條件下都不能與水反應(yīng) D．鎂能在N2中燃燒，且生成MgN
2．下列關(guān)于鋁單質(zhì)的敘述中，正確的是(　　 )
A．不能用鋁制的器皿來(lái)盛放酸梅湯或堿水是因?yàn)殇X會(huì)和酸或堿反應(yīng)
B．鋁制品在空氣中有很強(qiáng)的抗腐蝕性是因?yàn)殇X的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定
C．鋁和NaOH溶液反應(yīng)：Al＋2OH－＋2H2O===[Al(OH)4]－＋H2↑
D．用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細(xì)打磨過(guò)的鋁箔在酒精燈上加熱，熔化后的液態(tài)鋁會(huì)滴落下來(lái)，是因?yàn)榻饘黉X的熔點(diǎn)較低
3．下列銅及其化合物的性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是(　　 )
A．銅單質(zhì)具有延展性，可用于傳輸電流 B．Cu2O的熔、沸點(diǎn)較高，可用作催化劑
C．Cu(OH)2具有氧化性，可用于檢驗(yàn)醛基 D．CuSO4能使蛋白質(zhì)變性，可用于飲用水消毒
4．某同學(xué)通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)探究Mg及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達(dá)到目的的是(　　 )
A．將水加入濃硫酸中得到稀硫酸，置鎂片于其中探究Mg的活潑性
B．將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，觀察Mg(OH)2沉淀的生成
C．將Mg(OH)2濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過(guò)濾，洗滌并收集沉淀
D．將Mg(OH)2沉淀轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，加足量稀鹽酸，加熱蒸干得無(wú)水MgCl2固體
5．向CuSO4溶液中加入H2O2溶液，很快有大量氣體逸出，同時(shí)放熱，一段時(shí)間后，藍(lán)色溶液變?yōu)榧t色渾濁(Cu2O)，繼續(xù)加入H2O2溶液，紅色渾濁又變?yōu)樗{(lán)色溶液，這個(gè)反應(yīng)可以反復(fù)多次。下列關(guān)于上述過(guò)程的說(shuō)法不正確的是(　　 )
A．Cu2＋將H2O2還原為O2 B．H2O2既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)還原性
C．Cu2＋是H2O2分解反應(yīng)的催化劑 D．發(fā)生了反應(yīng)：Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O
6．下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是(　　 )
A．鎂粉中混有少量鋁粉：加入過(guò)量燒堿溶液充分反應(yīng)，過(guò)濾、洗滌、干燥
B．用過(guò)量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋
C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過(guò)濾，向?yàn)V液中通入過(guò)量CO2后過(guò)濾
D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過(guò)濾、洗滌、干燥得到MgO
7．(2023·福建福州聯(lián)考)實(shí)驗(yàn)室以空氣和鎂為原料制備Mg3N2的裝置如圖所示(夾持和加熱裝置略去)，已知Mg3N2遇到水蒸氣會(huì)反應(yīng)生成NH3，還原鐵粉與N2不會(huì)反應(yīng)。下列說(shuō)法不正確的是(　　 )
A．裝置A、B中可依次加入NaOH溶液、濃硫酸 B．若去掉裝置C，對(duì)產(chǎn)品純度影響很大
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先加熱C，通入一段時(shí)間空氣后再加熱D D．裝置E中堿石灰的作用是吸收尾氣
8．一種工業(yè)制備無(wú)水氯化鎂的工藝流程如下：
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　 )
A．物質(zhì)X常選用生石灰 B．工業(yè)上常用電解熔融MgCl2的方法制備金屬鎂
C．“氯化”過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)為MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO
D．向“煅燒”后的產(chǎn)物中加稀鹽酸，將所得溶液加熱蒸發(fā)也可得到無(wú)水MgCl2
9．CuSO4在電鍍、印染、顏料、農(nóng)藥等方面應(yīng)用廣泛。某實(shí)驗(yàn)小組用28.8 g紅色固體a(只含Cu或Cu2O中的一種)制備膽礬的路線如下：
下列推斷正確的是(　　 )
A．紅色固體a可能是Cu B．反應(yīng)Ⅰ中參與反應(yīng)的H2SO4的物質(zhì)的量為0.2 mol
C.試劑X一般選擇稀鹽酸和稀硝酸的混合物 D．步驟Ⅲ一般在坩堝中加熱并灼燒
10．(2023·河北滄州二中三模)由鋁土礦(含Al2O3和少量Fe2O3、BaO、SiO2)冶煉鋁的簡(jiǎn)單流程如圖所示(假定每步轉(zhuǎn)化均完全)。下列說(shuō)法正確的是(　　 )
A．“溶渣”和“燒渣”的主要成分均屬于電解質(zhì)
B．“酸溶”時(shí)用鹽酸和用硫酸得到的“溶渣”的主要成分一樣
C．鋁土礦中鋁元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為%
D．“電解”時(shí)，陽(yáng)極為石墨，一段時(shí)間后需補(bǔ)充陽(yáng)極材料
二、非選擇題(共2題，共35分)
11．(17分)某工業(yè)含銅廢料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分，利用該含銅廢料可生產(chǎn)硝酸銅晶體[Cu(NO3)2·3H2O]，生產(chǎn)的工藝流程如圖所示：
回答下列問(wèn)題：
(1)“焙燒”過(guò)程中除生成SO2的反應(yīng)外，另外一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式是
________________________________________________________________________。(2分)
(2)“酸化”過(guò)程為加快反應(yīng)速率，可采用的措施有__________________(寫(xiě)出一條即可)，“酸化”的目的是
________________________________________________________________________。(3分)
(3)若試劑a為Zn，則“置換”的離子方程式為_(kāi)_____________________________，濾液中溶質(zhì)的化學(xué)式是________。 (3分)
(4)“淘洗”的作用是______________________________________________________，
若圖中淘洗液的主要溶質(zhì)與濾液的溶質(zhì)相同，則試劑b是________。(3分)
(5)“反應(yīng)”一步中使用20% HNO3和10% H2O2，整個(gè)過(guò)程無(wú)紅棕色氣體產(chǎn)生，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________________________________；
若該步驟只使用20% HNO3，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度升高，出現(xiàn)大量紅棕色氣體，則還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______。 (4分)
(6)“一系列操作”是指化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，這些操作的名稱是______________________________________。(2分)
12．(18分)(2023·北京名校聯(lián)考)某研究小組探究鎂、鋁與Na2CO3溶液的反應(yīng)。
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：將過(guò)量鎂條、鋁條(除去表面氧化膜)分別放入60 ℃的溫水中，觀察到開(kāi)始時(shí)鎂條表面有氣泡，5分鐘后氣泡迅速減少直至反應(yīng)停止；鋁條表面無(wú)明顯現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：將過(guò)量鎂條、鋁條(除去表面氧化膜)分別放入飽和Na2CO3溶液(pH＝12)中，觀察到鎂條表面有氣泡，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，溶液中產(chǎn)生白色渾濁，鋁條表面持續(xù)產(chǎn)生氣泡。
(1)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中鎂條表面產(chǎn)生氣泡的反應(yīng)為_(kāi)_______________________________________。(2分)
(2)實(shí)驗(yàn)Ⅱ中飽和Na2CO3溶液pH＝12的原因____________________________(寫(xiě)離子方程式)。(2分)
(3)探究實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ現(xiàn)象不同的原因，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅲ。
實(shí)驗(yàn)Ⅲ
現(xiàn)象 電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，鎂條上無(wú)明顯現(xiàn)象；隨后電流計(jì)指針迅速歸零繼而向左偏轉(zhuǎn)，鎂條上有少量氣泡產(chǎn)生，鋁條上持續(xù)有氣泡產(chǎn)生 電流計(jì)指針持續(xù)向右偏轉(zhuǎn)，示數(shù)逐漸減小，溶液中有白色渾濁物，鋁條上持續(xù)有氣泡產(chǎn)生
①實(shí)驗(yàn)a是b的對(duì)照組，所用NaOH溶液的濃度為_(kāi)_________________。(2分)
②實(shí)驗(yàn)a中開(kāi)始時(shí)Mg是原電池的______極。(1分)
③用化學(xué)用語(yǔ)表示實(shí)驗(yàn)a中鋁條上持續(xù)產(chǎn)生氣泡的原因
______________________________________________________。(2分)
④查閱資料，實(shí)驗(yàn)b中沉淀成分為Mg2(OH)2CO3·aH2O，實(shí)驗(yàn)證實(shí)了沉淀中含有CO、OH－，將白色渾濁物過(guò)濾、洗滌，加入0.1 mol/L鹽酸y mL恰好完全反應(yīng)，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO2氣體x mL，x、y之間的關(guān)系為_(kāi)_________________(用含x、y的表達(dá)式表示)。(3分)
⑤實(shí)驗(yàn)a中電流計(jì)指針出現(xiàn)反向偏轉(zhuǎn)，而實(shí)驗(yàn)b中電流計(jì)指針未發(fā)生反向偏轉(zhuǎn)的原因_________________________________________________。(3分)
(4)結(jié)合鋁元素的分布系數(shù)解釋實(shí)驗(yàn)Ⅱ中鋁與飽和Na2CO3溶液反應(yīng)持續(xù)產(chǎn)生細(xì)小氣泡的原因________________________________________________________________________，
已知：Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－的分布分?jǐn)?shù)與溶液pH的關(guān)系如圖所示。(3分)
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