2023届高三化学高考备考无机化合物及性质一镁与混合气体燃烧相关计算综合考点训练
一、单选题
1．Mg在空气中燃烧时，发生如下两个反应：3Mg+N2=Mg3N2，2Mg+O2=2MgO。若24gMg在空气中燃烧，得到的产物质量为
A．33.3g B．40g C．33.3g～40g D．小于33.3g或大于40g
2．已知：2Mg+CO22MgO+C，2Mg+O22MgO。物质的量为0.1mol的镁条在只含有CO2和O2的容器中燃烧（产物不含碳酸镁，不考虑C与O2的反应），反应后容器内固体物质的质量不可能为（ ）
A．3.2g B．4g C．4.2g D．4.7g
3．镁在足量氧气中燃烧后固体质量增加，但在足量空气中燃烧时固体质量增加不足，其原因可能是
A．在空气中镁燃烧不完全 B．在空气中部分镁与反应
C．在空气中部分镁与反应 D．在空气中部分镁与水蒸气反应
4．为测定镁铝合金（不含其它元素）中镁的质量分数。某同学设计了如下实验：称量ag镁铝合金粉末，放在如图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。下列说法错误的是
A．实验结束后应再次称量剩余固体的质量
B．氧气要保证充足
C．可以用空气代替氧气进行实验
D．实验结束后固体质量大于ag
5．为确定镁带在空气中完全燃烧后所得固体产物(假设只含MgO、)的组成，某同学称取固体进行如下实验(室温)：
已知：
下列说法错误的是
A．不能存在于水中
B．固体中
C．溶液X中存在
D．等于时，溶液X中的恰好沉淀完全
6．0.10 mol镁条在只含有CO2和O2混合气体的容器中燃烧(产物不含碳酸镁)，反应后容器内固体物质的质量不可能为( )
A．3.2 g B．4.0 g C．4.2 g D．4.6 g
7．0.1mol镁粉分别在足量的O2、CO2和空气中完全燃烧后，生成的固体的质量分别为W1、W2和W3，则下列关系正确的是
A．W3＞W2＞W1 B．W1＝W2＞W3 C．W1＝W2＝W3 D．W2＞W1＞W3
8．镁条在空气中燃烧后的产物是（ ）
A．MgO和Mg3N2 B．MgO和MgCO3
C．MgO、Mg3N2和Mg2C D．MgO、MgCO3和Mg3N2
9．现有4.9gMgO、Mg(OH)2的固体混合物，与l00g9.8%的稀H2SO4恰好完全反应，形成不饱和溶液。则原固体混合物中镁元素的质量为
A．1.2g B．1.6g C．2.4g D．4.8g
二、填空题
10．按要求回答下列问题
(1)实验室可用K2Cr2O7固体与浓盐酸反应制备氯气，发生反应的化学方程式为K2Cr2O7+14HCl(浓)=3Cl2↑+2CrCl3 +2KCl+7H2O，当转移0.6mole-时被氧化的HCl为_____mol
(2)同温同压下，相同物质的量的SO2气体和SO3气体，其分子数之比为_________，密度之比为_________
(3)①向溴化钠溶液中通入适量的氯气，产生的现象是________，反应的化学方程式是_________；
②Cl2、Br2、I2三种单质氧化性强弱的关系是______。
③下列海产品中可以考虑用于工业上大量地提取碘的是________。
①贝壳 ②紫菜 ③鱼 ④海带
(4)将相同质量的镁条分别在：①氧气；②空气；③氮气；④二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的顺序是_____（填序号）。
参考答案：
1．C
【分析】用极限法求解。
【详解】24gMg的物质的量为1mol，在空气中燃烧，若只得到氧化镁，按镁元素守恒、得1molMgO、质量为1mol×40g/mol=40g；若只得到氮化镁，按镁元素守恒、得mol Mg3N2、质量为；实际产物为Mg3N2和MgO的混合物，则得到的产物质量范围为：33.3g～40g，C满足；
答案选C。
2．D
【详解】镁条在CO2和O2中燃烧，发生反应2Mg+CO22MgO+C，2Mg+O22MgO。假设气体足量，若0.1mol Mg只发生前一个反应，则生成的固体物质的质量为(0.05mol×12g/mol+0.1mol×40g/mol)=4.6g；若0.1mol Mg只发生后一个反应，则生成的固体物质的质量为0.1mol×40g/mol=4g；因此固体物质的质量不可能超过4.6g，且剩余固体的质量一定大于2.4g。综上所述，答案为D。
3．C
【详解】镁是活泼金属，在足量空气中能完全燃烧，故A错误；
，与足量反应时，固体质量增加；
，与足量反应时，固体质量增加；
，与足量反应时，固体质量增加；
、，
与足量反应时，固体质量增加；
则同质量的镁分别与足量、、、水反应时，
固体质量增加的大小顺序为，故B、D错误，C正确；
故选C。
4．C
【详解】A．实验结束后一定要再次称量剩余固体质量，再通过其它操作可以计算镁铝合金中镁的质量分数，故A正确；
B．为了使其充分灼烧，氧气要保证充足，故B正确；
C．用空气代替氧气对实验有影响，这是因为高温条件下，镁还能够和氮气、二氧化碳等反应，故C错误；
D．灼烧后的固体为氧化镁和氧化铝的混合物，质量大于ag，这是因为氧气参加了反应，故D正确；
故答案选C。
5．D
【详解】A、Mg3N2遇水易发生水解反应：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑，因此Mg3N2不能存在于水中，故A不符合题意；
B、设固体中n(MgO)=xmol，n(Mg3N2)=ymol，根据质量守恒可知：40x+100y=3.4，最终产生的白色沉淀为Mg(OH)2，因此根据镁原子守恒可知：x+3y==0.09mol，联立方程可解得：x=0.06，y=0.01，故n(Mg3N2)：n(MgO)=1:6，故B不符合题意；
C、溶液X中电荷守恒为：，c(H+)=0.1mol/L，故>0.1mol/L，故C不符合题意；
D、当V1=V2时，n(Cl-)=n(OH-)，因n(Cl-)>2n(Mg2+)[有NH4Cl]，而加入NaOH时，Mg2+先反应，当Mg2+完全沉淀时，还未反应，即V1>V2，故D不符合题意；
故答案为：D。
【点睛】对于混合物相关组分的计算，常利用质量守恒和相关原子守恒列出二元一次方程组进行求解，因此需掌握守恒法在化学计算中的应用至关重要。
6．D
【分析】镁条在只含有CO2和O2混合气体的容器中燃烧，固体的质量包括为未反应镁的质量、生成的碳的质量和生成的氧化镁的质量，采用极限思维法，若镁全部与二氧化碳反应生成固体量最大，假设镁没有反应，则固体量最少，计算出固体的范围，据此答题。
【详解】镁条在只含有CO2和O2混合气体的容器中燃烧，固体的质量包括为未反应镁的质量、生成的碳的质量和生成的氧化镁的质量，采用极限思维法。
如果生成固体质量最大，则假设无氧气，镁完全与二氧化碳反应，
2Mg+CO22MgO+C，
2 2 1
0.10mol 0.10mol0.05mol
则0.1mol镁最多可生成固体的质量为0.10mol×40g/mol+0.05mol×12g/mol=4.6g，
再假设只有镁，则固体最少，固体质量为0.10mol×24g/mol=2.4克，
则固体的范围应该在2.4g～4.6g之间，则反应后容器内固体物质的质量不可能为D。
故选D。
【点睛】极限思维法是指从事物的极端上来考虑问题的一种思维法，该方法的特点是确定了事物发展的最大或最小程度以及事物发展的范围。
7．D
【详解】根据关系式Mg～MgO可知，0.1molMg生成0.1molMgO，固体增重为：0.1mol×16g/mol＝1.6g；Mg与CO2反应，除生成等量的MgO，还有固体碳，0.1molMg在二氧化碳中燃烧所得固体增重大于1.6g；根据关系式3Mg～Mg3N2可知，0.1molMg生成1/30molMg3N2，固体增重为：1/30mol×28g/mol≈0.93g，因空气的主要成分为氧气和氮气，镁在空气中燃烧MgO、Mg3N2，故0.1molMg完全燃烧后的固体增重介于0.93g～1.6g之间，显然固体质量为W2＞W1＞W3，答案选D。
8．A
【详解】镁在空气中燃烧，能和氮气、氧气、二氧化碳反应，反应方程式为：2Mg+O22MgO、3Mg+N2Mg3N2、2Mg+CO22MgO+C，所以其生成物中可能含有的物质是氧化镁、氮化镁和碳，故选A。
9．C
【详解】试题分析：4.9gMgO、Mg(OH)2的固体混合物，与l00g9.8%的稀H2SO4恰好完全反应，得到的溶液是MgSO4溶液，硫酸的质量是m(H2SO4)= l00g×9.8%=9.8g，所以根据MgO+ H2SO4= MgSO4+H2O、Mg(OH)2+ H2SO4= MgSO4+2H2O，可知98g硫酸反应产生MgSO4质量是(120÷98)×9.8g=12g，则根据元素守恒可知原固体混合物中镁元素的质量为12g×(24÷120)=2.4g，故选项C正确。
考点：考查守恒方法在物质中所含元素的质量确定的应用的知识。
10． 0.6mol 1：1 4：5 溶液由无色变为橙色 Cl2+2NaBr=Br2+2NaCl Cl2>Br2>I2 ④ ③<②<①<④
【分析】(1)先分析方程式中转移电子与发生氧化反应消耗HCl的关系，然后计算转移0.6mole-时被氧化的HCl的物质的量；
(2)根据n=及计算；
(3)①活动性强的可以把活动性弱的置换出来，根据Br2的水溶液显橙色分析；
②根据同一主族的元素性质变化规律分析；
③根据海产品的成分分析；
(4)根据题意结合化学反应的方程式，可以使各个产物在镁原子个数相同的情况下来比较质量的大小。
【详解】(1)在反应K2Cr2O7+14HCl(浓)=3Cl2↑+2CrCl3 +2KCl+7H2O中，每转移6mol电子，会有6molHCl被氧化产生Cl2，则当转移0.6mole-时被氧化的HCl的物质的量为0.6mol；
(2)根据物质的量与微粒数目关系式n=可知：气体的分子数的比等于气体的物质的量的比。所以同温同压下，相同物质的量的SO2气体和SO3气体，其分子数之比为1：1；在同温同压下，气体摩尔体积相同，根据气体的密度定义式可知：气体的密度与气体的摩尔质量成正比，所以在同温同压下， SO2气体和SO3气体的密度比ρ(SO2)：ρ(SO3)=64g/mol：80g/mol=4：5；
(3)①由于活动性Cl2>Br2，所以向溴化钠溶液中通入适量的氯气，会发生反应：Cl2+2NaBr=Br2+2NaCl，反应后产生的Br2的水溶液显橙色，因此看到的现象是溶液由无色变为橙色；
②同一主族的元素，从上到下元素的非金属性逐渐减弱，单质的氧化性逐渐减弱，所以Cl2、Br2、I2三种单质氧化性强弱的关系是Cl2>Br2>I2；
③①贝壳主要成分为碳酸钙，①不符合题意；
②紫菜主要成分为蛋白质、维生素，②不符合题意；
③鱼主要成分为蛋白质，③不符合题意；
④海带含有丰富的碘元素，主要以碘化钾的形式存在，④符合题意；
故合理选项是④；
(4)Mg燃烧的有关反应方程式为：2Mg+O2 2MgO； 3Mg+N2Mg3N2； 2Mg+CO2 2MgO+C，可假设镁的物质的量是1mol，比较Mg燃烧后生成的固体增加的质量；1molMg在O2中燃烧质量增加1molO原子的质量16g；在N2中燃烧质量增加molN2的质量g；在空气中燃烧产物既有MgO、也有Mg3N2，所以增加的质量在g～16g之间；在CO2中燃烧质量增加1molO和0.5molC原子的质量，16g+6g=22g，可见等质量的Mg在四种情况下质量增加由小到大的顺序是③氮气<②空气<①氧气<④二氧化碳，Mg的质量相等，增加的质量越大，则反应后得到的固体质量越大，所以将相同质量的镁条分别在：①氧气；②空气；③氮气；④二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的顺序是③<②<①<④。
【点睛】本题考查了物质成分的判断、物质活动性比较及物质的量在化学方程式计算的应用的知识。结合元素周期律分析判断物质的活动性及反应现象，对于镁带在不同条件下燃烧产物质量比较，可假设Mg的物质的量都是1mol，根据产生的物质的组成确定增加元素及其质量，增加的质量越多，反应后得到的固体质量就越大，难点是判断镁在空气中的产物质量，学生只要明确空气的成分和发生的反应可判断其质量的范围值，应注意解答的规范化。
