备战高考化学 铝及其化合物推断题 培优 易错 难题练习含答案附答案Word格式.docx
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途径2;
将稀盐酸改成通入过量CO2;
(3)综合途径1和2,可以既节约药品又节省时间来实现由“废铝材料”制备“Al2O3”,应该用铝材先分别生成氯化铝和偏铝酸钠,两者再发生双水解生产氢氧化铝,流程为:
;
(4)氯化钠的溶解度受温度影响小,若要从若要从滤液中得到NaCl晶体,操作为:
蒸发结晶、趁热过滤、干燥,故答案为:
蒸发结晶、趁热过滤、干燥;
(5)得到的Al2O3中可能含有Na2CO3杂质,检测的方法为:
取少量样品溶于水,取上层清液,加入氯化钡溶液,若出现白色沉淀,则证明有Na2CO3,反之则没有,故答案为:
取少量样品溶于水,取上层清液,加入氯化钡溶液,若出现白色沉淀,则证明有Na2CO3,反之则没有;
(6)现有含Na2CO3杂质的Al2O3样品,为了测定Al2O3的纯度,可采用方案为:
取样品质量为b,加水溶解后,加入足量的氯化钡溶液,沉淀完全以后,过滤、洗涤和干燥,称量(恒重)得沉淀ag;
BaCO3沉淀质量为ag,则n(BaCO3)=
=
mol=n(Na2CO3),则m(Na2CO3)=
mol
106g/mol=
,Na2CO3的纯度=
,Al2O3的纯度=
故答案为:
取样品质量为m,加水溶解后,加入足量的氯化钡溶液,沉淀完全以后,过滤、洗涤和干燥,称量(恒重)得沉淀ag;
。
【点睛】
本题考查物质分离和提纯,侧重考查元素化合物性质、氧化还原反应、物质分离和提纯实验操作,注意从整体上分析流程图中每一步发生的反应。
2.为了降低电子垃圾对环境构成的影响,将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:
(1)第①步Cu与混酸反应的离子方程式为________________。
得到滤渣1的主要成分为___________。
(2)第②步中加入H2O2的作用是__________________,使用H2O2的优点是_________;
调溶液pH的目的是_________________。
(3)简述第③步由滤液2得到CuSO4·
5H2O的方法是_________________________。
(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·
18H2O,设计了以下三种方案:
上述三种方案中,_______方案不可行,原因是________________;
从原子利用率角度考虑,_______方案更合理。
(5)用滴定法测定CuSO4·
5H2O含量。
取ag试样配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用cmol·
L-1EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液bmL。
滴定反应如下:
Cu2++H2Y2-→CuY2-+2H+。
写出计算CuSO4·
5H2O质量分数的表达式ω=__________________。
【答案】Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2OAu、Pt将Fe2+氧化为Fe3+不引入杂质,对环境无污染使Fe3+、Al3+沉淀除去加热滤液2,经过蒸发、冷却、结晶、过滤,最终制得硫酸铜晶体甲所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质乙
×
100%
(1)Cu与混酸反应的实质是与H+、NO3-反应,随反应进行离子浓度逐渐减小,所以离子方程式为Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O,3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,Au、Pt不与混酸反应,所以滤渣的主要成分是Au、Pt;
(2)加过氧化氢的目的是把亚铁离子氧化成铁离子,方便除去;
而且加入过氧化氢不会引入新的杂质且无污染;
调节溶液的pH目的是使Fe3+、Al3+沉淀除去;
(3)由滤液2得到CuSO4·
5H2O的方法是把滤液蒸发得浓溶液再冷却结晶,过滤得硫酸铜晶体;
(4)甲方案不可行,因为滤渣2的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,加入硫酸沉淀全部溶解使制得的产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质;
从原子利用率角度分析,乙方案更合理,不仅能除去硫酸铁,同时增加了硫酸铝的量,原子利用率较高;
(5)由滴定反应方程式得100mL溶液中n(Cu2+)=b×
10-3×
a×
5mol,所以CuSO4·
5H2O质量分数=b×
5×
250/a×
100%。
3.现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H,它们之间的相互转化关系如图所示
图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出
请根据以上信息完成下列各题:
(1)写出下列物质的化学式:
B_______、丙__________。
(2)写出黄绿色气体乙的一种用途___________,反应过程⑦可能观察到的实验现象是______。
对应的化学方程式是_______。
(3)反应③中的离子方程式是_________。
【答案】AlHCl杀菌消毒、强氧化剂、漂白白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
金属A颜色反应为黄色证明A为金属Na,Na与水反应生成气体甲为H2,D为NaOH;
金属B和氢氧化钠溶液反应产生H2,说明B为金属Al,黄绿色气体乙为Cl2,气体甲是H2,H2和Cl2反应生成丙为HCl,HCl溶于水得到的物质E为盐酸溶液,盐酸与金属C反应产生F溶液是金属氯化物,该氯化物与Cl2还可以反应产生G,G与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀H为Fe(OH)3,则G为FeCl3,推断物质F为FeCl2;
判断C为Fe,以此解答该题。
根据上述分析可知A是Na,B是Al,C为Fe,气体甲是H2,气体乙是Cl2,气体丙是HCl;
D是NaOH,E是盐酸,F是FeCl2,G是FeCl3,H是Fe(OH)3。
(1)根据上述分析可知,物质B是Al,丙是HCl;
(2)黄绿色气体乙是Cl2,该物质可以与水反应产生HCl和HClO,HClO具有强氧化性,可作氧化剂,氧化一些具有还原性的物质,也用于杀菌消毒或用于物质的漂白;
(3)FeCl2与NaOH溶液发生反应:
FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl,Fe(OH)2具有还原性,容易被溶解在溶液中的氧气氧化,发生反应:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,固体由白色迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,因此可观察到的实验现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色;
(4)反应③是Al与NaOH溶液发生反应产生NaAlO2和H2,反应的离子方程式为:
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。
本题是无机物推断,物质的颜色及转化关系中特殊反应是物质推断的突破口,再结合转化关系推断,需要学生熟练掌握元素化合物知识,试题培养了学生的分析能力及逻辑推理能力。
4.铝土矿的主要成分是Al2O3,含有杂质SiO2、Fe2O3、MgO。
工业上从铝土矿中提取铝可采用如下工艺流程:
请回答下列问题:
(1)玻璃中含有B,刻蚀玻璃的化学方程式为___。
(2)沉淀C的成分是___,溶液D中存在较多的阴离子是___。
(3)步骤③所加入的试剂是___,生成沉淀F的离子方程式是___。
【答案】
、
和
首先加入过量盐酸,几种物质里只有
不溶于盐酸,即沉淀B,其它元素全部进入溶液A,再加入过量烧碱,
转化为氢氧化物,即沉淀C,而所有铝转变为
进入溶液D,接下来要进行一下逆推,工业上铝是电解氧化铝得到的,因此物质M是氧化铝,氧化铝又是从不溶于水的F转化来的,因此F是
,反应③其实是向
溶液中通入二氧化碳气体,故溶液E为碳酸氢钠(此步骤二氧化碳一般都是过量的),据此来分析本题即可。
(1)蚀刻玻璃是用氢氟酸来溶解玻璃中的
,其反应方程式为
(2)沉淀C的成分为
,而溶液D中存在较多的阴离子是
(3)步骤③所加入的试剂是二氧化碳,生成沉淀F的离子方程式为
5.(某混合物甲中含有明矾[KAl(SO4)2·
12H2O]、Al2O3和Fe2O3。
在一定条件下由甲可实现如图所示的物质之间的转化:
(1)写出A、B的化学式:
A___,B___。
(2)试剂a最好选用下列试剂中的(______)
A.NaOH溶液B.稀盐酸C.二氧化碳D.氨水
写出相应的离子方程式___。
(3)写出反应②(生成溶液C和沉淀)的离子方程式___。
(4)固体D可以作为复合性的化学肥料,D中所含物质的化学式为___。
【答案】Fe2O3Al2O3DAl3++3NH3·
H2O=Al(OH)3↓+3NH4+AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-K2SO4和(NH4)2SO4
KAl(SO4)2溶于水,Al2O3和Fe2O3均不溶于水,混合物甲加水溶解后,溶液中是KAl(SO4)2,沉淀是Al2O3和Fe2O3;
向沉淀中加NaOH溶液,Fe2O3不反应,Al2O3可与NaOH溶液反应生成NaAlO2,AFe2O3,为向NaAlO2溶液中通入过量CO2可得Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠,Al(OH)3受热分解生成B为Al2O3;
向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中剩余的是K2SO4
和(NH4)2SO4,经过蒸发、结晶,得到的是K2SO4和(NH4)2SO4,以此来解答。
(1)由上述分析可知,A为Fe2O3,B为Al2O3,
Fe2O3;
Al2O3;
(2)依据流程分析,向溶液中加入的试剂a应沉淀铝离子,应向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,反应方程式为Al3++3NH3·
H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,
A.NaOH溶液若加入过量会使氢氧化铝沉淀溶解,故A错误;
B.加稀盐酸不能得到氢氧化铝沉淀,故B错误;
C.通入二氧化碳不能得到氢氧化铝沉淀,故C错误;
D.加入氨水可生成氢氧化铝沉淀,且过量氨水不与氢氧化铝反应,故D正确;
D;
Al3++3NH3·
H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
(3)反应②中二氧化碳过量,反应生成沉淀和碳酸氢钠,向NaAlO2溶液中通入过量CO2可得Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠,其离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,
AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;
(4)向溶液中加入的试剂a应沉淀铝离子,应向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中剩余的是K2SO4和(NH4)2SO4,经过蒸发、结晶,得到的是K2SO4和(NH4)2SO4;
固体D可以作为复合性的化学肥料,D中所含物质的化学式为K2SO4和(NH4)2SO4;
K2SO4和(NH4)2SO4。
6.从铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下:
(1)固体A的主要成分是______________(写名称).
(2)铝土矿与过量烧碱反应的离子方程式为______、______.
(3)电解熔融氧化铝可制得两种单质,写出该反应化学方程式______________.
(4)指出流程乙的一个缺点是____________.
(5)氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应,制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X.已知每转移6.02×
1023个电子,有0.5mol化合物X生成,此反应的化学方程式________________.
【答案】二氧化硅Al2O3+2OH_=2AlO2_+H2OSiO2+2OH_=SiO32﹣+H2O2Al2O3==4Al+3O2↑氧化铝中含有二氧化硅杂质Al2O3+N2+3C
2AlN+3CO.
【解析】流程甲:
铝土矿中加入过量的稀盐酸,SiO2与盐酸不反应,Al2O3、Fe2O3、MgO均可与盐酸反应生成相应的氯化物,反应方程式为Al2O3+6H+===2Al3++3H2O;
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O;
MgO+2H+===Mg2++H2O;
反应液中加入过量烧碱,Al3+变为AlO2-,Mg2+、Fe3+变为Mg(OH)2
和Fe(OH)3
沉淀,过滤后,滤液中通入足量的二氧化碳气体,生成了Al(OH)3沉淀;
反应方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。
流程乙:
铝土矿中加入过量的氢氧化钠溶液,Fe2O3、MgO与氢氧化钠不反应,SiO2、Al2O3均与强碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠,过滤,滤液中通入足量的二氧化碳,反应生成了Al(OH)3沉淀和硅酸。
(1)综上所述,固体A的主要成分是二氧化硅;
正确答案:
二氧化硅。
(2)铝土矿中Al2O3、SiO2均与强碱反应,生成偏铝酸盐和硅酸盐,反应的离子方程式分别为:
Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O、SiO2+2OH_=SiO32﹣+H2O;
Al2O3+2OH_=2AlO2-+H2O、SiO2+2OH_=SiO32﹣+H2O。
(3)电解熔融氧化铝可制得金属铝和氧气,反应化学方程式2Al2O3==4Al+3O2↑;
2Al2O3==4Al+3O2↑。
(4)SiO2、Al2O3均与强碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠,过滤,滤液中通入足量的二氧化碳,反应生成了Al(OH)3沉淀和硅酸,加热后,得到氧化铝和二氧化硅,即氧化铝中含有二氧化硅杂质;
氧化铝中含有二氧化硅杂质。
(5)氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应,制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X,根据元素守恒可以知道X中应含有氧元素和碳元素,已知每转移6.02×
1023个电子即1mol电子,有0.5mol化合物X生成,由电子转移守恒,可得在X中C的化合价为
所以X是CO,所以该反应的化学方程式为Al2O3+N2+3C
2AlN+3CO;
Al2O3+N2+3C
2AlN+3CO。
点睛:
二氧化硅为酸性氧化物,与强碱反应,不与强酸反应;
氧化铝为两性氧化物,既能与强酸,又能与强碱反应;
氧化铁、氧化镁属于碱性氧化物,只能与强酸反应,不与强碱反应。
7.把7.5g镁铝合金的粉末放入200ml4mol/L的盐酸中,往充分反应后的混合溶液中逐渐滴入一定物质的量浓度的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系如图所示。
(1)合金中镁的物质的量为_______。
(2)氢氧化钠的物质的量浓度为_______mol/L。
(3)V1=_______mL。
(4)写出该合金溶于足量NaOH溶液的化学方程式为_________。
【答案】0.2mol2450
镁铝合金与盐酸反应后溶液有铝离子、镁离子、以及剩余的氢离子;
加入氢氧化钠后氢氧化钠先于氢离子反应,此时无沉淀产生,之后镁、铝离子开始沉淀,发生反应
Al3++3OH-═Al(OH)3↓、
Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓,当沉淀达到最大值时溶液中的溶质只有NaCl,再继续滴加氢氧化钠,氢氧化铝沉淀开始溶解,发生反应Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O,据此进行解答。
(1)当滴加400mL氢氧化钠溶液时,沉淀达到最大值,此时溶液中的溶质为NaCl,根据元素守恒可知此时溶液中n(Cl-)=0.2L×
4mol/L=0.8mol,由电荷守恒可知n(Na+)=n(Cl-)=0.8mol,即400mL氢氧化钠溶液中n(Na+)=0.8mol,则其浓度c(NaOH)=
此时溶液中据图可知前50mL氢氧化钠溶液没有沉淀产生,即此时发生反应H++OH-=H2O,所以与镁铝合金反应后剩余的n(H+)=0.05L×
2mol/L=0.1mol,则与镁铝合金反应的n(H+)=0.8mol-0.1mol=0.7mol,设镁铝合金中镁的物质的量为xmol,铝的物质的量为ymol,则有24x+27y=7.5g,根据电子守恒(镁铝失去的电子都转移给氢离子)可得2x+3y=0.7,联立解得x=0.2mol,y=0.1mol,故答案为:
0.2mol;
(2)根据
(1)可知答案为:
2;
(3)400mL至V1mL发生反应Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O,根据
(1)可知镁铝合金中铝的物质的量为0.1mol,则生成氢氧化铝0.1mol,此段消耗n(OH-)=0.1mol,所以消耗的氢氧化钠体积V=
,即50mL,所以V1=400+50=450,故答案为:
450;
(4)该合金中铝单质可以与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,故答案为:
解决本题的关键是理解沉淀达到最大值时溶液中的成分,之后再利用元素守恒、电子守恒等解决问题。
8.钠、铝和铁是三种重要的金属。
请回答:
(1)请画出钠的原子结构示意图_______,根据钠的原子结构示意图可得出钠的哪些性质?
(写出一条)_________。
(2)这三种金属的金属活动性由强到弱的顺序是_________。
(3)小块金属钠投入水中,发生反应的化学方程式为_______________;
可观察到的实验现象是_________(填字母)。
a.钠沉到水底
b.钠熔成小球
c.小球四处游动
d.水变红色
(4)铝与稀硫酸反应的离子方程式为_________________________________。
强还原性Na>Al>Fe2Na+2H2O=2NaOH+H2↑bc2Al+6H+=2Al3++3H2↑
(1)钠原子核外有11电子;
最外层小于4个电子的原子易失去电子;
(2)结合金属活动顺序表判断;
(3)Na的密度小于水,钠的熔点较低,钠和水反应生成NaOH和氢气同时放出大量热,钠受力不均导致四处游动;
(4)Al溶于稀硫酸生成硫酸铝和氢气。
(1)钠原子核外有11电子,则钠原子的结构示意图是
,最外层只有1个电子,易失电子,具有强还原性;
(2)由金属活动顺序可知,Na、Al、Fe的金属性强弱顺序为Na>Al>Fe;
(3)Na的密度小于水,所以钠会浮在水面上,钠的熔点较低,钠和水反应生成NaOH和氢气同时放出大量热使钠熔融发出嘶嘶的响声,钠受力不均导致四处游动,生成NaOH导致溶液呈碱性,但是水中没有滴加酚酞,则溶液不变色,故发生反应的化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,实验现象正确的是bc;
(4)Al溶于稀硫酸生成硫酸铝和氢气,发生反应的离子方程式为2Al+6H+=2Al3++3H2↑。
9.金属Co、Ni性质相似,在电子工业以及金属材料上应用十分广泛.现以含钴、镍、铝的废渣(含主要成分为CoO、Co2O3、Ni、少量杂质Al2O3)提取钴、镍的工艺如下:
(1)酸浸时SO2的作用是___________________________________。
(2)除铝时加入碳酸钠产生沉淀的离子反应_________________________________。
(3)用CoCO3为原料采用微波水热法和常规水热法均可制得H2O2分解的高效催化剂CoxNi(1-x)Fe2O4(其中Co、Ni均为+2价).如图是用两种不同方法制得的CoxNi(1-x)Fe2O4在10℃时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化曲线.
①H2O2的电子式_________________________________。
②由图中信息可知:
_________________________________法制取的催化剂活性更高。
③Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是_________________________________。
(4)已知煅烧CoCO3时,温度不同,产物不同.在400℃充分煅烧CoCO3,得到固体氧化物的质量2.41g,CO2的体积为0.672L(标况下),则此时所得固体氧化物的化学式为____________。
【答案】还原剂或将Co3+还原为Co2+2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑
微波水热Co2+Co3O4
第一步酸浸,将氧化物全部变为离子,加入的
具有还原性,可将
还原为
,第二步加入的碳酸钠,
可以发生双水解反应,将铝变为沉淀除去,接下来用萃取剂除去镍,此时溶液中只剩下
,再加入
将
转变为
沉淀即可,本题得解。
(1)根据分析,
作还原剂;
(2)根据分析,
发生双水解反应
(3)①画出过氧化氢的电子式即可
②根据题图可以看出微波水热法具有更高的反应速率;
③当x增大,催化剂中的
比例增大,
比例减小,而x增大时过氧化氢的分解速率也在增大,说明
的催化效果更好;
(4
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