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第08 讲 镁及其重要化合物（解析板）
知识主线：Mg
MgO
MgCl2
Mg(OH)2
一、镁及其重要化合物的性质
1．镁的性质
(1)物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的
导电、传热和延展性
(2)镁的结构和存在：镁的原子结构示意图为
，从原子结构来看，镁原子最外层
有2 个电子，在化学反应中钠原子很容易失去2 个电子而形成最外层为8 个电子稳
定结构，因此金属镁的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性它们都是活泼的金
属，在自然界中全部以化合态的形式存在 (地壳和海水中)
(3)化学性质
①与非金属反应 (O2、Cl2、N2等)
a．与O2反应：2Mg＋O2=====2MgO (发出耀眼的白光)
b．与Cl2反应：Mg＋Cl2=====MgCl2
c．与N2反应：3Mg＋N2=====Mg3N2
d．与S 反应：Mg＋S
MgS
②与H2O 反应：Mg＋2H2O
Mg(OH)2＋H2↑ (冷水慢，沸水快)
③与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ Mg
＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
④与CO2反应：2Mg＋CO2=====2MgO＋C (剧烈燃烧，生成白色粉末和黑色固
体)
⑤与盐溶液反应：Mg＋CuSO4===MgSO4＋Cu Mg＋Cu2+
Mg2+＋Cu
(4)镁的用途
镁合金
用于制造火箭、导弹和飞机的部件
镁
制造信号弹和焰火；冶金工业上用作还原剂和脱氧剂
【注意】
①Mg 在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火
②镁也可在氮气中燃烧，生成氮化镁(Mg3N2)，氮化镁能与水剧烈反应生成Mg(OH)2
1
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沉淀并放出氨气
2．氧化镁
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点较高，是优良的耐火材料
(2)化学性质：属于碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性
①与水能缓慢反应：MgO＋H2O===Mg(OH)2
②能与酸反应：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
(3)工业制备(煅烧碳酸镁)：MgCO3
高温
MgO＋CO2↑
(4)主要用途：氧化镁熔沸点高，可制造耐火、耐高温器材
3．氢氧化镁
(1)物理性质：白色固体，难溶于水的中强碱，能使酚酞试液变为浅红色
(2)化学性质
①能与酸反应：Mg(OH)2＋2H+===Mg2+＋2H2O
②热稳定性差：Mg(OH)2
MgO＋H2O
③溶解度小于碳酸镁：MgCO3＋H2O
Mg(OH)2＋CO2↑
(3)实验室制法
①将NaOH 溶液滴入MgCl2溶液中：Mg2+＋2OH—===Mg(OH)2↓
②将氨水滴入MgSO4溶液中：Mg2+＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH4
+
4．从海水中提取镁的流程
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
制熟石灰
CaCO3=====CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀Mg2＋
Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋
酸化，制备MgCl2
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发浓缩、冷却结晶
析出MgCl2·6H2O
脱水，制备无水MgCl2
在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O 脱水制得无水氯化镁
电解熔融的MgCl2，制备镁
MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑
【注意】
①MgCl2·6H2O 加热脱水制无水氯化镁时，为了防止MgCl2 水解生成Mg(OH)2，
Mg(OH)2加热分解得到MgO 需在HCl 气流中加热
②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，
应在H2氛围中冷却
例1．通过下列实验装置与实验现象，能达到实验目的的是
选项
A
B
实验目
的
验证石蜡油分解产物中是否含有乙
烯
制备NaHCO3晶体
2
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实验装
置
实验现
象
溴的四氯化碳溶液褪色
锥形瓶中有白色晶体析出
选项
C
D
实验目
的
测定中和反应反应热
制备无水氯化镁固体
实验装
置
实验现
象
混合溶液温度升高至不再变化
硬质玻璃管内的白色晶体变为白色粉
末
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】D
【详解】A．溴的四氯化碳溶液褪色，只能说明石蜡油分解产物中含有不饱和烃，不
能验证石蜡油分解产物中是否含有乙烯，A 错误；
B．根据侯氏制碱法可知，二氧化碳须通入含有氨水的饱和食盐水中才能生成碳酸氢钠
和氯化铵，由于碳酸氢钠溶解度较小，以晶体的形式析出，B 错误；
C．题给装置中缺少泡沫盖板，散热太多，不能准确测定中和反应反应热，C 错误；
D．氯化镁晶体在氯化氢的氛围中加热失水，镁离子的水解受到抑制，可得到无水氯
化镁，D 正确；
故答案选D。
例2．Mg3N2常用于制备其它超硬、耐高温的氮化物，实验室通过CuO 氧化NH3制得
N2，然后与镁反应得到Mg3N2.已知Mg+2NH3
Mg(NH2)2+H2，Mg3N2是一种浅黄色粉
末，易水解。下列说法错误的是
3
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A．装置A 中分液漏斗中的溶液为浓氨水
B．实验开始时应先点燃C 处酒精灯，再点燃E 处酒精灯
C．装置D 的作用只是干燥N2
D．取反应后装置E 所得固体少许，滴入蒸馏水，可检验是否有Mg3N2
【答案】C
【分析】该实验主要是N2与Mg 在加热时反应生成Mg3N2。A 中长颈漏斗中是浓氨水，
加入烧瓶中遇生石灰释放NH3，B 中碱石灰吸收NH3中的水。在C 装置中NH3与CuO
在加热情况下反应生成N2，D 中浓硫酸吸收N2中的水和NH3后，N2进入E 中与Mg 反
应。F 装置可以防止空气中的CO2、H2O 等进入装置中与Mg 及Mg3N2反应。
【详解】A．装置A 中分液漏斗中的溶液是浓氨水，流入烧瓶中与CaO 接触会产生
NH3，A 正确；
B．实验进行时应先点燃C 处的酒精灯，等产生的较纯的N2进入E 中时再点燃E 中酒
精灯，B 正确；
C．装置D 中浓硫酸吸收的是N2中的水蒸气和氨气，因此不只是干燥氮气的作用，C
错误；
D．取反应后装置E 所得固体少许，滴入蒸馏水， Mg3N2和水反应生成氢氧化镁和氨
气，若闻到刺激性气味，则有Mg3N2，D 正确；
故选：C。
例3．用镁还原
可制取高熔点的金属钛，工艺流程如图。下列说法不正确的是
4
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A．工业上电解熔融
可制备金属Mg
B．“高温还原”时，发生反应的化学方程式为
C．用金属镁还原
过程中需通入
或Ar 作保护气
D．“真空蒸馏”的目的是使Mg、
气化，实现与Ti 的分离
【答案】C
【分析】工业生产一般采用电解熔融
的方法制镁，所得Mg 通过“高温还原”
、发生反应
制取金属钛，再经过真空蒸馏提纯钛等步
骤得到钛产品。
【详解】A．由于MgO 的熔点高，电解MgO 制备金属Mg 能耗大，工业生产一般采用
电解熔融
的方法，A 项正确；
B．还原时，发生反应的化学方程式为
，B 项正确；
C．点燃下金属镁和
能反应，则用金属镁还原
过程中
不能用作保护气，可
通入Ar 作保护气， C 项错误；
D．真空蒸馏时，需要将金属Mg、
分离除去，由于金属钛的熔点很高，因此真
空蒸馏的目的是为了降低单质Mg 和
的沸点，使Mg、
气化，实现与Ti 的
分离，D 项正确；
答案选C。
例4．
是一种新型储氢合金，该合金在一定条件下完全吸氢的化学方程式为
，得到的混合物
在4.0mol⋅L-1HCl
溶液中能完全释放出氢气。下列说法正确的是
A．该合金的熔点介于金属镁和金属铝的熔点之间
5
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B．
中，两种元素的化合价均为零价
C．在氮气保护下，将一定比例的Mg、Al 单质熔炼可获得该合金
D．一定条件下，17mol
和12molAl 与盐酸完全反应，释放氢气的总量为
52mol
【答案】D
【详解】A．合金的熔点比各成分的熔点都低，该合金的熔点低于金属镁、金属铝的
熔点，A 错误；
B．
中，H 的化合价为-1，Mg 的化合价为+2，B 错误；
C．在氮气条件下，一定温度下熔炼，镁和氮气会发生反应：
，C
错误；
D．一定条件下，17 mol
与盐酸完全反应生成34 mol 氢气，12 mol Al 与盐酸完
全反应生成18 mol 氢气，共放出52 mol 氢气，D 正确；
故选D。
例5．以水泥厂的废料(主要成分为
，含少量
等
杂质)为原料制备
的工艺流程如下：
已知：
下列说法正确的是
A．为提高酸浸速率，可使用浓硫酸
B．试剂X 可以是
C．滤渣为
D．操作a 所得滤液经处理后可循环利用
【答案】D
【分析】水泥厂的废料（主要成分为MgO，还有少量
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等杂质）制取MgSO4•7H2O，废料加入足量稀硫酸，
都与硫酸反应，转化为对应的硫酸盐，SiO2不与硫
酸反应，向反应后溶液中加入次氯酸钠溶液氧化亚铁离子为铁离子，同时使锰离子转
化为MnO2沉淀，再加入氧化镁等物质调节溶液的pH 值，除去锰离子、铁离子、铝离
子，过滤，将滤液进行一系列操作得到MgSO4•7H2O；据此分析解题。
【详解】A．适当升温（或粉碎或搅拌）即可提高浸取速率，不需要使用浓硫酸，故A
错误；
B．试剂X 为氧化镁或碳酸镁，不能为
，故B 错误；
C．滤渣为
、MnO2，故C 错误；
D．操作a 是从溶液中经过一系列过程得到晶体，过滤时溶液中含有硫酸镁，为了提高
原料中镁的利用率，操作a 后滤液的处理方法是将操作a 后的母液循环利用，故D 正
确；
故答案选D。
例6．科学家们创造出了最轻的镁同位素
18Mg，
18Mg 与
24Mg 具有
A．不同电子数
B．不同物理性质
C．不同核电荷数
D．不同化学性质
【答案】B
【详解】A．
18Mg 和
24Mg 都具有12 个电子，A 错误；
B．
18Mg 和
24Mg 相对原子质量不同，物理性质不同，B 正确；
C．
18Mg 和
24Mg 核电荷数均为12，C 错误；
D．
18Mg 和
24Mg 最外层电子数均为2，两者化学性质相同，D 错误；
故答案选B。
例7．菱镁矿(主要成分为
，还含有少量
、
)制备
的流程如图。
下列说法正确的是
7
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A．步骤(Ⅰ)得到的滤渣主要成分为
B．步骤(Ⅱ)发生的反应有2 个
C．步骤(Ⅲ)操作可在蒸发皿中进行
D．滤液Y 中加入足量氨水可得到白色沉
淀
【答案】A
【分析】菱镁矿中加入盐酸，SiO2不与盐酸反应，则滤渣为SiO2，滤液X 中加入足量
NaOH，生成氢氧化镁沉淀和偏铝酸钠，滤液Y 为偏铝酸钠，氢氧化镁灼烧生成氧化
镁。
【详解】A．菱镁矿主要成分为
，还含有少量
、
等，加入足量盐酸，
过滤，滤渣是
，A 正确；
B．滤液X 中含有的阳离子主要有
、
、
，加入足量
溶液后，发生的
反应至少有3 个，B 错误；
C．步骤(Ⅲ)灼烧在坩埚中进行，C 错误；
D．滤液Y 主要成分为
，加入足量氨水无法生成白色沉淀，D 错误；
故答案选A。
例8．短周期主族元素X、Y、Z、W、Q 的原子序数依次增大，X 的简单氢化物的水
溶液呈碱性，X、W 同主族；Y 的最外层电子数是次外层的3 倍；金属元素Z 的最外
层电子数等于其K 层电子数； W、Q 的最外层电子数之和是Y 的最外层电子数的2 倍，
下列说法不正确的是
A．X、Y 两种元素能形成多种化合物
B．工业上电解熔融Z 的氯化物来获得Z 单质
C．X、Y、W 三种元素气态氢化物的稳定性： Y>X>W
D．Q 的氧化物对应的水化物一定为强酸
【答案】D
【分析】短周期主族元素X、Y、Z、W、Q 的原子序数依次增大。X 的简单氢化物的
水溶液呈碱性，X 为N 元素；X、W 同主族，W 为P 元素；Y 的最外层电子数是次外
层的3 倍，Y 为O 元素；Z 为金属元素，且Z 原子最外层电子数等于其K 层电子数，
则Z 为Mg 元素；W ( P)的最外层电子数为5、Y (O)的最外层电子数为6，设Q 的最外
层电子数为x，由题W、Q 的最外层电子数之和是Y 的最外层电子数的2 倍，则
5+x=l2，x=7，则Q 为Cl 元素。根据以上分析可知X、Y、Z、W、Q 分别为N、O、
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Mg、P、Cl 元素，以此解题。
【详解】A．N、O 元素间能形成NO、NO2、N2O4 等多种化合物，A 正确；
B．工业上电解熔融MgCl2来获得Mg，B 正确；
C．N、O、P 三种元素的非金属性强弱顺序为O>N>P，故其气态氢化物稳定性顺序为
Y>X>W，C 正确；
D．氯的含氧酸HClO 为弱酸，HClO4 为强酸，D 错误；
故选D。
例9．下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A．
熔点很高，可用作耐高温材料
B．
受热易分解，可用于制胃酸中和剂
C．
溶液显酸性，可用于蚀刻印刷铜制电路板
D．
溶液能与
反应，可用作漂白剂
【答案】A
【详解】A．具有高熔点的物质可用作耐高温材料，
熔点很高，可用作耐高温材
料，A 正确；
B．
能与酸反应生成铝盐和水，可用于制胃酸中和剂，但不能长期使用，与
受热易分解无关，B 错误；
C．
具有强氧化性，能与Cu 反应，将Cu 溶解，所以
溶液可用于蚀刻印刷
铜制电路板，与其水解显酸性无关，C 错误；
D．
具有强氧化性，可用作漂白剂，与
溶液能与
反应关系不大，D
错误；
故选A。
例10．钛合金材料已经广泛应用于国防、航天、医疗等领域。已知常温下钛(
)与酸、
碱均不反应，高温下能被空气氧化。由钛铁矿(主要成分为
)提取金属钛的主
要流程如图所示。下列有关叙述正确的是
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A．基态
原子的价层电子排布式为
B．可用稀盐酸或稀氢氧化钠溶液除去金属钛中的少量镁单质
C．步骤Ⅱ中焦炭为还原剂，
为还原产物
D．步骤Ⅲ需在氮气氛围中进行，防止金属被空气氧化
【答案】C
【分析】由流程可知，I 中发生反应2FeO+C
CO2↑ +2Fe，Ⅱ中发生反应TiO2 +
2C+ 2Cl2
TiCl4 + 2CO，Ⅲ中发生反应2Mg+ TiCl4
2MgCl2 + Ti。
【详解】A．Ti 的原子序数为22，其基态原子的价层电子排布式为3d24s2，A 错误；
B．常温下钛与酸、碱均不反应，镁与稀盐酸反应，但与氢氧化钠溶液不反应，因此可
用稀盐酸除去金属钛中的少量镁单质，不能用氢氧化钠溶液，B 错误；
C．Ⅱ中发生反应TiO2 + 2C+ 2Cl2
TiCl4 + 2CO，碳元素化合价升高，C 为还原剂，
CO 为氧化产物，氯元素化合价降低，氯气为氧化剂，TiCl4为还原产物，C 正确；
D．Ⅲ中发生反应2Mg+ TiCl4
2MgCl2 + Ti，镁与氮气反应生成氮化镁，不能在氮气
氛围中进行，D 错误；
答案选C。
1．金属Mg 及其化合物有重要的用途，请回答下列问题
（1）MgO 的重要用途有 。（写出一种）
（2）井水中含有较多的Ca2+、Mg2+、HCO3
-等离子，可以通过煮沸的方式将Mg2+转化
为Mg(OH)2，发生的离子方程式是： 。
（3）金属Mg 可以用来冶炼Ti:2Mg+TiCl4
Ti+2MgCl2。可以用作该反应保护气的
是 。
A．He B．CO2C．N2D．HCl
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（4）在蒸发皿中放入研细的碘和镁粉，无现象，滴入几滴水后立即产生大量的紫烟，
紫烟的成分是 （填分子式）；对于实验中水的作用，甲同学认为是水溶解了
I2，增大了I2与Mg 的接触面积，导致了反应加快，乙同学认为是I2与H2O 反应生成了
酸，是酸与Mg 反应放出热量，加快了I2与Mg 的反应，请利用供选试剂：0.01mol/L I2
的CCl4溶液、0.01 mol/L I2水、I2粉、Mg 粉、蒸馏水，设计实验证明哪位同学的说法
合理： 。（包括实验过程、现象和结论）
（5）一种新型的Mg-H2O2酸性介质电池工作原理如图，正极发生的电极方程式为：
。
【答案】 做耐火材料或冶炼Mg Mg2++ 2HCO3
-
Mg(OH)2↓+2CO2↑
A I2 取少量的0.01mol/L 的CCl4溶液于试管中，加入少量Mg 粉，振荡；再
加入少量蒸馏水振荡，对比加水前后反应的快慢，如加快明显说明乙同学正确，如加
快不明显，说明甲同学正确。或取两支试管，分别加入相同体积的两种碘的溶液，同
时加入相同量的Mg 粉，观察两支试管反应的快慢，如盛水溶液的试管明显快些，说
明乙同学正确，如两试管反应速度相差不大，说明甲同学正确 H2O2+2H++2e-
=2H2O
【详解】（1）MgO 的重要用途有做耐火材料或冶炼Mg 等；
（2）加热时促进镁离子和碳酸氢根离子的水解反应，因此发生的离子方程式是Mg2++
2HCO3
-
Mg(OH)2↓+2CO2↑；
（3）镁与CO2、氮气和氯化氢均反应，所以可以用作该反应保护气的是He，答案选
A；
（4）碘是紫黑色固体，所以紫烟的成分是I2；根据两个假设可知实验方案为：取少量
的0.01mol/L 的CCl4溶液于试管中，加入少量Mg 粉，振荡；再加入少量蒸馏水振荡，
对比加水前后反应的快慢，如加快明显说明乙同学正确，如加快不明显，说明甲同学
正确。或取两支试管，分别加入相同体积的两种碘的溶液，同时加入相同量的Mg 粉，
观察两支试管反应的快慢，如盛水溶液的试管明显快些，说明乙同学正确，如两试管
反应速度相差不大，说明甲同学正确；
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（5）原电池中正极发生得到电子的还原反应，因此正极是双氧水得到电子，电极方程
式为H2O2+2H++2e-=2H2O。
2．镁合金及镁的化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
（1）镁在元素周期表中的位置是 。
（2）用水氯镁石（主要成分为MgCl2·6H2O）制备金属镁的关键流程如下：
① 一段脱水后，残留固体质量占原样品质量的64.5%，试确定生成物的化学式
。② 二段脱水时，溶入H2和Cl2燃烧产物的目的是 。
③ 该工艺中可循环使用的物质有
（3）储氢材料Mg(AlH4)2在110-200℃的反应为：Mg(AlH4)2 =MgH2 +2Al+3H2↑，每转
移6mol 电子生成氢气的物质的量为 mol。
（4）碱式碳酸镁密度小，是橡胶制品的优良填料，可用复盐MgCO3·(NH4)2CO3·2H2O
作原料制备。
40℃
①
时，复盐开始热解生成MgCO3·3H2O，并有气体产生，该反应的化学方程式为
。
② 制备过程中，需要用到卤水（氯化镁溶液）。某科研小组用沉淀滴定法分析产品中
Cl-的含量，称取6.1000g 产品用适量硝酸溶解，经稀释等步骤最终配得500mL 的溶液。
a．准确量取25.00mL 待测液，用0.1000 mol/ L AgNO3 标准液滴定，滴定前后滴定管
中的液面读数如图所示，则滴定过程中消耗标准液的体积为 mL。
b.
AgCl
AgBr
AgI
Ag2CrO4
Ksp
2×10-10
5.4×10-13
8.3×10-17
2×10-12
颜
色
白
淡黄
黄
砖红
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参照上表数据及信息分析，滴定时可以作指示剂的是 （填数字序号）。
CaCl
①
2
NaBr
②
NaI
③
K
④
2CrO4
c．滴定时，应将溶液调成中性，不能是强酸性或强碱性，其中不能是强碱性的原因是
。
d．产品中氯的质量分数为 （保留三位有效数字）。
【答案】 第三周期第ⅡA 族 MgCl2·H2O 防止MgCl2·2H2O 脱水过程中
发生水解反应 HCl、Cl2 3 MgCO3·(NH4)2CO3·2H2O
MgCO3·3H2O+CO2↑+2NH3↑ 16.00
④
碱性条件下AgNO3会生成Ag2O
18.6%
【详解】 (1)镁为12 号元素，在元素周期表中位于第三周期第ⅡA 族，故答案为第三
周期第ⅡA 族；
(2)①图中AB 线段为“一段脱水”，设对应固体物质的化学式为MgCl2•xH2O，根据
=0.645，计算得 x=2，所以B 的化学式为MgCl2•2H2O，故答案为
MgCl2•2H2O；
②二段脱水中通入HCl 可以抑制MgCl2的水解，故答案为为防止MgCl2•2H2O 脱水过程
中发生水解反应；
③根据制备金属镁工艺的关键流程分析，循环使用的物质是加入后在反应过程中又重
新生成的物质，分析可知是氯气和氯化氢，故答案为HCl，Cl2；
(3)储氢材料Mg(AlH4)2在110℃-200℃的反应为：Mg(AlH4)2=MgH2+2Al+3H2↑，反应中
生成3molH2转移电子6mol，所以每转移6mol 电子生成3mol H2，故答案为3；
(4)①根据元素守恒可知，复盐开始热解生成MgCO3•3H2O，并有气体产生，该气体应
为二氧化碳和氨气，所以反应的化学方程式
为MgCO3·(NH4)2CO3·2H2O
MgCO3·3H2O+CO2↑+2NH3↑ ，故答案为
MgCO3·(NH4)2CO3·2H2O
MgCO3·3H2O+CO2↑+2NH3↑ ；
a
②．根据滴定前后滴定管中的液面读数可知硝酸银标准液的体积为
18.5mL-2.5mL=16.00mL，故答案为16.00；
b. 指示剂的作用是指示出氯离子恰好沉淀完全，即让氯离子先沉淀，沉淀完全后，再
滴入硝酸银溶液会生成一种颜色不同的沉淀来指示沉淀终点，氯化银、溴化银、碘化
银的组成都是1：1，依据Ksp 可以直接比较溶解性大小为氯化银＞溴化银＞碘化银；
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随Ksp 的减小，应先出现碘化银沉淀、再出现溴化银，最后才沉淀氯化银，所以①、
②、③不符合滴定实验的目的和作用，铬酸银的阳、阴离子个数比为2：1，可以计算
相同浓度的银离子沉淀氯离子、铬酸根离子需要的浓度，依据Ksp 计算得到，
Ksp(AgCl)= c(Ag+)c(Cl-)=2×10-10，Ksp(Ag2CrO4)= c(Ag+)2 c(CrO4
2-) =2.0×10-12，c(Cl-)=
，c(CrO4
2-)=
；所以同浓度的银离子需要的氯离子浓度小于铬酸根
离子浓度，说明铬酸银溶解度大于氯化银；加入K2CrO4，做指示剂可以正确的测定氯
化物的含量，故④正确；故答案为④；
c．碱性条件下，硝酸银会生成氢氧化银或氧化银沉淀，影响沉淀滴定，所以滴定时，
溶液不能是强碱性，故答案为碱性条件下，硝酸银会生成氢氧化银或氧化银沉淀；
d． 根据氯离子的物质的量与反应的硝酸银的物质的量相等可知，
n(Cl-)=0.016L×0.1000 mol/ L=0.0016mol，产品中氯的质量分数=
×100%=18.6%，故答案为18.6%。
3．氮化镁(Mg3N2)是工业上应用广泛的离子化合物，极易与水发生剧烈水解反应。制
备氮化镁的装置如图所示。请回答下列问题：
(1)氮气的电子式 ；氮化镁晶体中组成微粒的半径大小排列顺序为 。
(2)实验时先在 5 内加入镁粉，接下来正确的操作顺序(填序号) 。
①升温至1073K ②加热半小时 ③通氮气 15min ④停止通氮气 ⑤冷却至室温
(3)1 和 7 中加入了相同的试剂 (填名称)，作用为 ；6 的作用为
。
(4)若将 24.000g 镁放 5 中，实验结束后称得增加了 7.000g，则氮化镁的产率是
。
(5)设计简单实验证明 5 中得到的固体中含有氮化镁： 。
【答案】
r(N3-)>r(Mg2+)
③①②⑤④
浓硫酸 用于吸收
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水蒸气，防止其与氮化镁反应 安全瓶，起缓冲作用 75% 取所得固体少
许放入试管中，滴入少量蒸馏水，用镊子夹取一块湿润的红色石蕊试纸接近试管口，
试纸变蓝色，证明含有氮化镁
【分析】镁粉加热过程中，能和空气中的氧气、二氧化碳、水汽等气体反应。所以需
用氮气赶走装置中的空气，为了防止氮气中有水汽，也需对氮气进行干燥，同时为了
防止空气中的水汽进入到装置中，所以需要在装置7 中放浓硫酸来吸收空气中的水汽，
据此解答。
【详解】(1)氮气的分子是氮原子通过共用电子对构成的，都达到了8 电子的的稳定结
构，故氮气分子的电子式为
；氮化镁晶体中组成微粒是Mg2+和N3-，这两种离
子的核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小，故r(N3-)>r(Mg2+)。
(2)由于镁粉加热过程中，能和空气中的氧气，二氧化碳，水汽等反应，因此实验前，
需要向整套装置中通入氮气，赶走装置中的空气，然后加热温度到1073K，为了使镁
粉和氮气充分反应，需加热半小时。反应结束后，冷却过程中，为了防止生成的氮化
镁万一遇到水蒸气，故还需持续通入氮气直到固体冷却，等到固体冷却后，才停止通
入氮气，另外也可以防止7 中的浓硫酸在冷却过程中因负压而倒吸进入到装置6 中，
故接下来的顺序是③①②⑤④。
(3) 氮化镁(Mg3N2)极易与水发生剧烈水解反应，为了防止制备过程中遇到水蒸气，所
以在1 和 7 中加入了相同的试剂浓硫酸，一个是干燥制备的氮气，一个是防止空气
中的水汽进入到装置中；由于这个反应是气固反应，通过加热装置后，肯定有部分氮
气未反应，为了充分利用氮气，所以6 的作用是缓冲加热后未反应的氮气。另外应结
束后冷却过程中，为了防止7 中浓硫酸发生倒吸，也需要在7 之前加一个防倒吸装置，
所以6 的作用是安全瓶，起缓冲作用。
(4) 实验结束后称得固体增加了 7.000g，说明有7.000g 氮气被吸收，参加了反应，根
据关系式N2~ Mg3N2，可算出生成了m(Mg3N2)=
g=25g，另根据关系式3Mg~
Mg3N2，如果24.000g 镁全部生成Mg3N2，则生成的Mg3N2质量应是
g，则氮化镁
的产率=
100
=75
。
(5)由于氮化镁(Mg3N2)遇水水解生成氨气，故可通过检验固体与水反应是否生成氨气来
检验5 中的固体是否有Mg3N2生成，故方法是取所得固体少许放入试管中，滴入少量
蒸馏水，用镊子夹取一块湿润的红色石蕊试纸接近试管口，试纸变蓝色，证明含有氮
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化镁。
4．某化学小组在实验室选用下图所示装置 (夹持装置略)采用镁屑与液溴为原料制备无
水MgBr2。
已知：①乙醚的熔点为-116.3℃，沸点为34.6℃。
Mg
②
和Br2反应非常剧烈，放出大量的热；MgBr2具有强吸水性；MgBr2能与乙醚发生
反应 MgBr2 +3C2H5OC2H5
MgBr2 • 3C2H5OC2H5。
③不考虑氮气与镁的反应
实验主要步骤如下：
I.选用上述部分装置，正确连接，检查装置的气密性。向装置中加入药品。
II.加热装置A，迅速升温至140℃，并保持140℃加热一段时间，停止加热。
III.通入干燥的氮气，使溴分子缓慢进入装置B 中，直至完全加入。
IV.装置B 中反应完毕后恢复至室温，过滤，将滤液转移至干燥的烧瓶中，在冰水中冷
却，析出晶体，再过滤得三乙醚合溴化镁粗产品。
V.用苯洗涤粗产品，过滤，得三乙醚合溴化镁，将其加热至160℃分解得无水
MgBr2。
请回答下列问题：
(1)装置A 中使用仪器m 的优点是 ；
(2)步骤I 中所选装置的正确连接顺序是a (填小写字母)，装置D 的作用是 ；
(3)若加热装置A 一段时间后发现忘记加入碎瓷片，应该采取的正确操作是 ；
(4)实验中不能用干燥空气代替干燥N2，原因是 ；
(5)有关步骤V 的说法，正确的是 ；
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A 可用95%的乙醇代替苯溶解粗品 B 洗涤晶体可选用0℃的苯
C 加热至160℃的主要目的是除去苯 D 该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴
(6)为测定产品的纯度(假定杂质不参与反应)，可用EDTA (简写为Y4-，无色)标准溶液
滴定，以络黑T 为指示剂(pH=6.3~11.6 时显蓝色，pH＞11.6 时显橙色)。已知: Mg2+与
络黑T 形成的配合物(Mg2+-络黑T)呈酒红色，Mg2+与Y4-形成的MgY2-为无色；在pH 约
为9 的缓冲溶液中滴定，反应的离子方程式为：Mg2+ + Y4-=MgY2-，Mg2+-络黑T+Y4-
=MgY2- +络黑T。
①判断滴定终点的现象为 ；
②测定前，先称取0.2500g 无水MgBr2产品，溶解后，加入2 滴络黑T 试液作指示剂，
用0.0500 mol·L-1 EDTA 标准溶液滴定至终点，消耗EDTA 标准溶液25.00 mL，则测得
无水MgBr2产品的纯度是 (以质量分数表示)。
【答案】 使系统内压强相等，便于液体顺利流下 efbcg(ef 可颠倒，bc 可颠
倒) 防止倒吸 停止加热，冷却后补加碎瓷片 防止镁屑与氧气反应生成
的MgO 阻碍Mg 和Br2的反应 BD 当滴加最后一滴EDTA 标准溶液时，溶液
由酒红色变为蓝色，且半分钟内溶液颜色保持不变 92%
【分析】根据实验步骤，首先需要利用装置A 制取乙醚，反应温度为140℃，乙醚会
成为气体，将乙醚通入装置B 中进行反应，镁和溴反应剧烈，可以在A 和B 之间连接
D 装置作为安全瓶，防止倒吸；之后需要通入干燥的氮气将溴吹入B 装置进行反应，
为控制反应剧烈程度，可选用E 装置来通氮气，据此分析解答。
【详解】(1)仪器m 为恒压滴液漏斗，可以使系统内压强相等，便于液体顺利流下；
(2)根据分析可知装置A 中生成乙醚后，需要先连接安全瓶，e 进气或f 进气均可，之后
需要连接B 装置，在装置内进行反应，b 进或c 进均可，之后连接E 装置，所以连接顺
序为efbcg(ef 可颠倒，bc 可颠倒)；D 装置作为安全瓶，防止倒吸；
(3)若忘记加入碎瓷片，需停止加热，冷却后补加碎瓷片；
(4)空气中有氧气，镁屑与氧气反应生成的MgO 会阻碍Mg 和Br2的反应；
(5)A．已知：MgBr2具有强吸水性，95%的乙醇中有水，不能用95%的乙醇代替，故A
错误；
B．为降低产品的溶解损耗，洗涤晶体可选用0℃的苯，故B 正确；
C．加热至160℃的主要目的是分解乙醚合溴化镁得到溴化镁，故C 错误；
D．溴化镁和乙醚的反应为可逆反应，完全反应后有剩余的乙醚和可能残留的溴，用
苯可以洗去，故D 正确；
综上所述选BD；
(6)①根据滴定原理，用EDTA(简写为Y4-)标准溶液滴定溴化镁，以铬黑T(简写为In)为
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指示剂，则指示剂与Mg2+形成酒红色MgIn-，当EDTA 与Mg2+反应完全，溶液显示铬
黑T 的蓝色，故终点为：滴入最后一滴EDTA 标准液时，溶液由酒红色变为蓝色，且
半分钟内保持不变；
②依据方程式Mg2++Y4-=MgY2-，溴化镁的物质的量=0.0500mol/L×0.025L=0.00125mol，
则溴化镁的质量为0.00125mol×184g/mol=0.23g，则无水MgBr2产品的纯度是
×100%=92%。
5．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)。已知这一过程
中可能发生下列反应：
2Mg+O
①
2
2MgO
3Mg+N
②
2 Mg3N2
2Mg+CO
③
2
2MgO+C
Mg+H
④
2O(蒸气)=MgO+H2
Mg
⑤
3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3可供选择的仪器和药品如下图所示。且假设正确操作
时，装置内所发生的反应是完全的。
试回答下列问题：
(1)实验开始时，先点燃 装置中的酒精灯，原因是 ；再将与g 连接的
自来水龙头打开，形成自h 导管流出的气流，则气流依次流经的导管为(填字母代号)：
h→ ；
(2)你是否选择了B 装置，理由是什么 ；
(3)你是否选择了C 装置，理由是什么 ；
(4)如果同时点燃A、E 装置的酒精灯，对实验结果产生的影响 为什么
【答案】 E 避免从E 装置出来的气流中还含有氧气
f→e→d→c→m(n)→n(m)→a(b)→b (a) 选择，以除去水蒸气，避免反应④发生
选择，以除去空气中的CO2，避免反应③发生 使氮化镁不纯 如果E 中的铜
粉没有达到反应温度时，氧气不能除尽，导致氧气同镁反应，而使氮化镁中混入氧化
镁
【分析】实验室里用空气和镁粉为原料，制取少量氮化镁（Mg3N2）。根据可能发生下
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列反应：①2Mg+O2
2MgO；②3Mg+N2 Mg3N2；③2Mg+CO2
2MgO+C；
④Mg+H2O(蒸气)=MgO+H2；⑤Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3；利用该装置是制取氮
化镁的装置的事实，联系镁可以与氧气及氮化镁能与水反应的性质，对实验的过程进
行设计与分析：为防止反应过程中镁被氧化一般要排净容器中的空气，为防止氮化镁
与水的反应所以要先把通入的氮气干燥。
【详解】根据分析可知：利用该装置是制取氮化镁的装置的事实，联系镁可以与氧气
及氮化镁能与水反应的性质，对实验的过程进行设计与分析：为防止反应过程中镁被
氧化一般要排净容器中的空气，为防止氮化镁与水的反应所以要先把通入的氮气干燥。
则：
(1)因为氧气与灼热的铜反应，所以实验开始时，先点燃E 装置中的酒精灯，原因是避
免从E 装置出来的气流中还含有氧气，因为需要先除二氧化碳，再除水分，后除氧气，
故将与g 连接的自来水龙头打开，形成自h 导管流出的气流，则气流依次流经的导管
为(填字母代号)：h→f→e→d→c→m(n)→n(m)→a(b)→b(a)；
(2)选择B 装置，可以除去水蒸气，避免反应④发生；
(3)选择C 装置，可以除去空气中的CO2，避免反应③发生；
(4)如果同时点燃A、E 装置的酒精灯，对实验结果产生的影响为使氮化镁不纯。如果
E 中的铜粉没有达到反应温度时，氧气不能除尽，导致氧气同镁反应，而使氮化镁中
混入氧化镁。
6．天然水大多含Ca2+、Mg2+、HCO3
-等离子，加热会产生水垢，水垢中一定含有
CaCO3和Mg(OH)2，可能含有MgCO3。
(1)天然水中的HCO3
-来自于空气中的CO2。用相关方程式表示CO2溶于水形成HCO3
-的
过程。
(2)天然水煮沸时，其中微溶的MgCO3转换成难溶的Mg(OH)2，写出发生反应的化学方
程式。
为确定某水垢样品的成分，利用CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2高温分解的性质，精确称
量5.000g 水垢样品，用如下图装置进行实验。
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(3)A 中盛放的试剂是 。装置F 的作用是 。反应
结束后，需要再通入一段时间的空气，目的是 。
(4)利用上述装置测定水垢中Mg(OH)2的含量时，需要测量的数据有 。
(5)实验测得装置E 增重2.200g，请问水垢样品中是否含有MgCO3?判断依据是
。
【答案】 CO2+H2O
H2CO3、H2CO3
H++HCO3
-或CO2+H2O
HCO3
-+H+
MgCO3+H2O→Mg(OH)2+CO2 . NaOH 溶液 吸收空气中H2O 和CO2，防止其
进入E 中干扰实验测定；排尽装置中的产物CO2和H2O，使其充分被D、E 装置吸收
D 装置反应前后的质量 含 题中给出的信息是水垢中一定含有CaCO3和
Mg(OH)2，若增重2.200g 全来自于CaCO3分解产生的CO2，则计算得出CaCO3的质量
为5.000g，而样品的总质量为5.000g，与题意不符，因此样品中含有MgCO3
【分析】利用CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2高温分解生成CO2、H2O 的性质，通过测定
分解产物的质量确定水垢样品的成分。紧扣这一实验目的，选择实验试剂、判断装置
作用、分析采集数据。
【详解】(1)空气中的CO2溶于水、并与水反应生成碳酸：CO2+H2O
H2CO3，碳酸微
弱电离生成HCO3
-：H2CO3
H++HCO3
-。
(2)煮沸天然水时，微溶的MgCO3发生双水解反应生成难溶的Mg(OH)2，总的化学方程
式为MgCO3+H2O
Mg(OH)2+CO2↑。
(3)为测定样品分解生成的CO2、H2O 的质量，必须使用不含CO2、H2O 的空气通入装
置，才不会引起测量误差，故A、B 装置中分别用NaOH 溶液、浓硫酸除去空气中的
CO2、H2O；D、E 装置分别吸收样品分解生成的H2O、CO2，装置E 中碱石灰吸收空气
中的CO2、H2O，防止其进入E 中干扰实验测定。为保证样品分解产生的H2O、CO2能
被D、E 装置完全吸收，反应后再通入一段时间的空气，将样品生成的气体导入D、E
装置中。
(4)样品中只有Mg(OH)2分解生成H2O，故测定样品分解生成H2O 的质量，即可计算
Mg(OH)2含量。为此，需要测量D 装置在反应前后的质量。
(5)据题意，水垢中一定含有CaCO3和Mg(OH)2，可能含有MgCO3。装置E 增重2.200g
为CO2质量，二氧化碳的物质的量是0.05mol，若全部来自CaCO3分解，则CaCO3质
量为5.000g，不符合题意，故5.000g 水垢样品中必含MgCO3。
【点睛】定量实验一定要提高测定结果的准确性，围绕这一核心设计实验方案，选择
合适的试剂和操作步骤，特别要排除空气、杂质等干扰。
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7．由4 种短周期元素组成的化合物X 是一种重要化工原料。某小组对X 的组成与性质
进行探究，记录如下：
已知B 是一种碱性氧化物，工业上常用于制作耐火材料。
请回答：
(1)X 中所含的元素是 。
(2)固体A 隔绝空气加热反应的化学方程式是 。
(3)X 也可跟乙醇发生类似跟水的反应，反应的化学方程式是 。
(4)制备X 一般用相应金属单质与卤代经在合适的溶剂中反应，下列可以作为该反应的
溶剂的是 。
A．水 B．乙醇 C．乙醚 D．稀硫酸溶液
(5)上述实验过程中若X 与水反应生成白色固体的质量小于7.65 g，分析可能的原因
。
【答案】 Mg、C、H、Cl Mg(OH)Cl
MgO+HCl↑
CH3MgCl+CH3CH2OH=Mg(OCH2CH3)Cl+CH4↑(或
2CH3MgCl+2CH3CH2OH=Mg(OCH2CH3)2+MgCl2+2CH4↑) C 水的量不足，
CH3MgCl 未完全反应；水过量，有Mg(OH)2生成
【分析】样品X 中加入适量水，产生白色固体A 和CH4，则X 中含有C 元素，
n(C)=n(CH4)=
=0.1 mol；X 反应消耗水的物质的量n(H2O)=
=0.1 mol。A 隔绝空气加热分解产生白色固体B 质量是
4.00 g，同时产生酸性气体C，该气体通入AgNO3及稀HNO3的混合溶液，产生白色沉
淀D 质量为14.35 g，则D 是AgCl，C 是HCl，n(HCl)=n(AgCl)=
=0.1 mol；
B 是一种碱性氧化物，工业上常用于制作耐火材料，则B 是MgO，其物质的量为
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n(MgO)=
=0.1 mol，其中含有O 原子的物质的量与反应消耗水提供的O 的物质
的量相等，说明X 中不含有O 元素，则A 中含有的各种元素的原子个数比为n(Mg)：
n(O)：n(H)：n(Cl)=0.1 mol：0.1 mol：0.1 mol：0.1 mol=1：1：1：1，结合各种元素常
见化合价，可知A 是Mg(OH)Cl，其物质的量为0.1 mol，根据反应前后元素守恒，可
知X 中含有H 元素的物质的量为n(H)=
0.3 mol，所以X 中
含有C、H、Mg、Cl 四种元素，其物质的量的比为n(C)：n(Mg)：n(H)：n(Cl)=0.1
mol：0.1 mol：0.3 mol：0.1 mol=1：1：3：1，则X 化学式为CH3MgCl，然后根据物质
性质分析解答。
【详解】(1)根据上述分析可知X 中含有C、H、Mg、Cl 四种元素；
(2)A 是Mg(OH)Cl，Mg(OH)Cl 隔绝空气加热，分解产生MgO、HCl，反应方程式为：
Mg(OH)Cl
MgO+HCl↑；
(3)X 也可跟乙醇发生类似跟水的反应，反应的化学方程式是：
CH3MgCl+CH3CH2OH=Mg(OCH2CH3)Cl+CH4↑(或
2CH3MgCl+2CH3CH2OH=Mg(OCH2CH3)2+MgCl2+2CH4↑)；
(4)X 是CH3MgCl，制备X 一般用相应金属单质与卤代经在合适的溶剂中反应，由于
Mg 能够与水、酸、乙醇发生置换反应，所以水、酸、乙醇都不能作该反应的溶剂，应
该使用不能与Mg 反应的乙醚作为该反应的溶剂，故合理选项是C；
(5)7.45 gCH3MgCl 的物质的量是0.1 mol，与0.1 mol 的水反应产生0.1 mol 的甲烷和0.1
mol 的Mg(OH)Cl。在上述实验过程中，若X 与水反应生成白色固体的质量小于7.65
g，原因可能是：若水的量不足，CH3MgCl 未完全反应；若水过量，则有Mg(OH)2生
成，都会导致得到白色固体质量小于7.65 g。
8．化合物X(仅含三种短周期元素)是一种储氢材料，X 中某种元素的单质常用来制造
信号弹和烟火，某研究小组为了探究X 的组成和性质，设计并完成了如下实验。(金属
互化物是全部由金属元素组成的化合物)
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(1)写出H 的电子式 。
(2)X 在400℃下分解的化学方程式 。
(3)金属互化物C 分别与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应产生的气体物质的量之比为
。
【答案】
3Mg(AlH4)2
12H2↑+4Al+Mg3Al2 2：
1
【分析】化合物X(仅含三种短周期元素)是一种储氢材料，400℃隔绝空气分解放出氢
气，则A 为氢气，X 中某种元素的单质常用来制造信号弹和烟火，说明X 中含有镁元
素，溶液E 通入二氧化碳生成白色胶状沉淀F，则F 为Al(OH)3，可知X 中含有H、
Mg、Al 三种元素，然后根据图中转化关系确定其他物质的成分。
【详解】由图中关系可知，单质B 可与氢氧化钠溶液反应，B 为铝，单质D 为镁，H
为MgH2，由题中数据可知，n(Mg)=
=0.03mol，n(Al)=
=0.04mol，
n[Al(OH)3]=
=0.06mol，说明金属互化物C 中含有0.03molMg 和0.02molAl，C
为Mg3Al2；X 中含有0.06molAl，0.03molMg，则n(H)=
=0.24mol，则X 的化学式为Mg(AlH4)2。
(1)H 为MgH2，属于离子化合物，电子式为
，答案：
；
(2)X 在400℃下分解生成H2、Al 和Mg3Al2，化学方程式为3Mg(AlH4)2
12H2↑+4Al+Mg3Al2，答案：3Mg(AlH4)2
12H2↑+4Al+Mg3Al2；
(3)金属互化物C 为Mg3Al2，Mg、Al 都可与盐酸反应，而只有Al 能与氢氧化钠溶液反
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应，则1molC 与足量盐酸反应可生成6mol 氢气，与足量氢氧化钠溶液反应可生成
3mol 氢气，则生成氢气的物质的量之比为2：1，答案：2：1。
【点睛】根据金属镁、铝的特殊性质确定化合物里含镁、铝元素是推断的关键。
9．合成NH3是重要的研究课题，一种合成NH3的流程示意如图。
相关数据如表：
物
质
熔点/℃
沸点/℃
与N2反应温度/℃
分解温度/℃
Mg
649
1090
>300
Mg3N2：>800
已知：Mg3N2溶于水发生反应Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑
I.固氮：
(1)从结构上解释N2化学性质稳定的原因 。上述固氮反应的化学方程式是 。
固氮的适宜温度范围是 。(填编号)
a.500～600℃ b.700～800℃ c.900～1000℃
(2)检测固氮作用：向固氮后的产物中加水， (填操作和现象)，说明Mg 能起到固
氮作用。
II.转氨：选用试剂a 完成转化。
(3)选用H2O 进行转化，发现从体系中分离出NH3较困难，若选用HCl 气体进行转化，
发现能产生NH3，且产物MgCl2能直接循环利用，但NH3的收率较低，原因是 。
活性炭还原NO2的原理为2NO2(g)+2C(s)
N2(g)+2CO2(g)。一定温度下，在2L 恒容密闭容
器中充入1molNO2和足量C 发生该反应(不考虑2NO2
N2O4)。实验测得NO2的转化
率与时间的关系如图所示：
(4)反应达到平衡时CO2的体积分数为 ，混合气体的平均摩尔质量
(A)
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(B)(填“大于”“小于”或“等于”)。
(5)下列能够判断该反应已达到平衡状态的是 。(填序号)
a.CO2的质量分数保持不变
b.容器中N2与CO2的百分含量之比保持不变
c.2v(逆)(NO2)=V(正)(N2)
d.混合气体的颜色保持不变
【答案】(1) N2分子中含有氮氮三键，键能大，破坏N≡N 键需要吸收很高的能量，
所以氮气的化学性质很稳定 3Mg+N2
Mg3N2 b
(2)用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，试纸变蓝，说明有氨气产生
(3)NH3与HCl 会发生反应NH3+HCl=NH4Cl
(4) 40% >
(5)ad
【详解】（1）N2分子中含有氮氮三键，键能大，破坏N≡N 键需要吸收很高的能量，
所以氮气的化学性质很稳定；固氮是将游离态氮转化为化合态的氮，根据上述流程可
知，其中的固氮反应为镁与氮气的反应，化学方程式为3Mg+N2
Mg3N2；镁在熔融
状态下反应，而镁的熔点为649℃，而二氮化三镁大于800℃时发生分解，故固氮的适
宜温度范围是700~800℃，故选b；
（2）氮化镁能和水反应产生白色沉淀和氨气，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，
试纸变蓝，说明有氨气产生，说明Mg 能起到固氮作用；
（3）NH3与HCl 会发生反应NH3+HCl=NH4Cl，故NH3的收率较低；
（4）6 .5min 时反应达到平衡，此时NO2的转化率为0.5，利用三段式可知:
则反应达到平衡时CO2的体积分数=
100%=
= 40%；反应未开始时，气体只有NO2，摩尔质量为46g/mol，若
反应完全进行，则气体为体积比为1 : 2 的N2和CO2，平均摩尔质量约为38.67g/mol，
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说明NO2的转化率越大，混合气体的平均摩尔质量越小，则
(A) >
(B)；
（5）a.反应过程中CO2的质量分数在改变，当CO2的质量分数保持不变，反应达到平
衡状态，选项a 正确；
b. CO2、N2均为生成物，初始投料为NO2，所以CO2、N2的百分含量之比始终不变，
不能说明反应达到平衡状态，选项b 错误；
c. 2v(逆)(NO2)=v(正)(N2)，则4v(逆)(N2)=v(正)(N2)，正逆反应速率不相等，不能说明反应达到
平衡状态，选项c 错误；
d. NO2有颜色，混合气体颜色不变，说明NO2的浓度不变，反应达到平衡状态，选项d
正确；
答案选ad。
10．纳米氧化镁是在磁性、催化方面有许多特异功能的新材料，具有重要价值。工业
以菱镁矿(主要成分为MgCO3，少量FeCO3和SiO2杂质)为原料制备纳米氧化镁工艺流
程如图：
试回答下列问题：
(1)“焙烧”时生成的主要气体有 ；滤渣I 的主要成分为 。
(2)已知在该条件下金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如表：
金属离子
Fe2+
Fe3+
Mg2+
开始沉淀pH
6.3
1.5
8.9
完全沉淀pH
8.1
2.8
10.9
上述流程中“氧化”的目的是 。氧化剂常用空气或H2O2而不选用酸性
KMnO4，解释其原因 。
(3)试剂a 可能是 。
(4)资料显示煅烧MgCO3比煅烧Mg(OH)2更容易生成MgO 纳米材料。“沉淀”时若将
NH4HCO3更换成Na2CO3，则产生的后果是 。
(5)该流程中可以循环利用的物质是 。
【答案】(1) NH3、CO2 SiO2
(2) 将Fe2+氧化为Fe3+ 引入新杂质Mn2+，产品不纯；将Cl-氧化为Cl2造成污
染
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(3)MgO(或MgCO3、Mg(OH)2、Mg2(OH)2CO3等)
(4)Na2CO3碱性更强，反应中易生成更多Mg(OH)2而不利于MgO 纳米材料的生成，纳
米MgO 纯度降低
(5)NH4Cl
【分析】菱镁矿主要成分为MgCO3（含少量FeCO3和SiO2杂质），加入NH4Cl 在空气
中焙烧，主要反应为MgCO3+2NH4Cl
MgCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O，杂质FeCO3也发
生类似的反应生成FeCl2，加水溶解，SiO2不溶于水，进入滤渣I 中，加入氧化剂，将
Fe2+氧化为Fe3+，加入试剂a 调pH，但不能引入新物质，故试剂a 可以选择Mg 的化合
物MgO、MgCO3、Mg(OH)2、Mg2(OH)2CO3等，此时Fe3+完全水解为Fe(OH)3，过滤除
去Fe(OH)3（滤渣II），加入NH4HCO3，Mg2+转化为MgCO3沉淀并得到NH4Cl 溶液，
经过煅烧得到纳米MgO。
【详解】（1）根据分析，“焙烧”时生成的主要气体有NH3、CO2；滤渣I 的主要成
分为SiO2；故答案为：NH3、CO2；SiO2；
（2）根据表格数据可知，Fe2+的沉淀不会影响Mg2+，但调pH 时Fe2+会转化为Fe(OH)2
絮状沉淀，不易通过过滤分离除去，故需将Fe2+氧化为Fe3+，得到的Fe(OH)3容易过滤
除去；H2O2的还原产物为H2O，不会引入新杂质，而
的还原产物为Mn2+，引入
新杂质Mn2+，产品不纯，另外，
氧化性很强，可将溶液中的Cl-氧化为Cl2，造
成污染；故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；引入新杂质Mn2+，产品不纯；将Cl-氧化为Cl2
造成污染；
（3）根据分析，试剂a 可能是MgO(或MgCO3、Mg(OH)2、Mg2(OH)2CO3等；故答案
为：MgO(或MgCO3、Mg(OH)2、Mg2(OH)2CO3；
（4）Na2CO3碱性比NH4HCO3更强，碱性强的溶液中易生成更多Mg(OH)2，而煅烧
MgCO3比煅烧Mg(OH)2更容易生成MgO 纳米材料，故使用Na2CO3不利于MgO 纳米
材料的生成，纳米MgO 纯度降低；故答案为：Na2CO3碱性更强，反应中易生成更多
Mg(OH)2而不利于MgO 纳米材料的生成，纳米MgO 纯度降低；
（5）根据分析，沉淀步骤中可得NH4Cl 溶液，故可以循环的物质是NH4Cl；故答案为：
NH4Cl。
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