高考化学与铝及其化合物推断题有关的压轴题含答案解析.docx
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高考化学与铝及其化合物推断题有关的压轴题含答案解析
2020-2021高考化学与铝及其化合物推断题有关的压轴题含答案解析
一、铝及其化合物
1.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%
【解析】
【分析】
【详解】
(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×10-3×a×5×250/a×100%。
2.某无色稀溶液X中,可能含有下表所列离子中的某几种。
阴离子
CO32-、SiO32-、AlO2-、Cl-
阳离子
Al3+、Fe3+、Mg2+、NH4+、Na+
现取该溶液适量,向其中加入某试剂Y,产生沉淀的物质的量(n)与加入试剂体积(V)的关系如图所示。
(1)若Y是盐酸,则oa段转化为沉淀的离子(指来源于X溶液的,下同)是________________________,ab段发生反应的离子是________,bc段发生反应的离子方程式为___________________________________。
(2)若Y是NaOH溶液,则X中一定含有的阳离子是____________________,ab段反应的离子方程式为_______________________________________________________________________。
【答案】SiO32-、AlO2CO32-Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OAl3+、Mg2+、NH4+NH4++OH-=NH3·H2O
【解析】
【分析】
溶液无色说明溶液中不含Fe3+离子;
(1)若Y是盐酸,oa段产生的沉淀可能为Al(OH)3或H2SiO3;ab段的特点为消耗盐酸,但沉淀量不变,确定含CO32-;
(2)若Y为NaOH,根据沉淀量的变化确定一定含有Al3+、Mg2+、NH4+。
【详解】
溶液无色说明溶液中不含Fe3+离子;
(1)若Y是盐酸,oa段产生的沉淀可能为Al(OH)3或H2SiO3;ab段的特点为消耗盐酸,但沉淀量不变,确定含CO32-;bc段沉淀部分溶液,确定为Al(OH)3和H2SiO3,所以oa段转化为沉淀的离子是AlO2-、SiO32-;ab段发生反应的离子是CO32-+2H+=H2O+CO2↑,发生反应的离子是CO32-;bc段发生反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O;
(2)若Y为NaOH,根据沉淀量的变化确定一定含有Al3+、Mg2+、NH4+,结合图像bc段发生反应:
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;oa段发生反应:
Al3++3OH-=Al(OH)3↓、Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓;ab段发生反应NH4++OH-=NH3·H2O。
【点睛】
本题主要是考查离子推断、离子方程式的书写。
明确常见离子的性质、依据图像分析反应的原理是答题的关键,题目难度较大。
关于图像的答题需要注意以下几点:
①看面:
弄清纵、横坐标的含义。
②看线:
弄清线的变化趋势,每条线都代表着一定的化学反应过程。
③看点:
弄清曲线上拐点的含义,如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。
曲线的拐点代表着一个反应过程的结束和开始。
3.现有A、B、C、D、E五种短周期元素,已知A、B、C、D四种元素的核内质子数之和为56,在元素周期表中的位置如图所示,1molE的单质可与足量酸反应,能产生33.6LH2(在标准状况下);E的阳离子与A的阴离子核外电子层结构相同。
A
B
C
D
回答下列问题:
(1)写出元素A名称______,元素B符号________,E原子电子式________
(2)C的简单离子结构示意图为_____________
(3)B单质在A单质中燃烧,反应现象是___________,生成物的化学式为___________
(4)A与E形成的化合物的电子式为__________,它的性质决定了它在物质的分类中应属于____________(酸性氧化物/碱性氧化物/两性氧化物)
(5)向D与E形成的化合物的水溶液中滴入烧碱溶液至过量,此过程中观察到的现象是_________,写出化合物DE与过量烧碱反应的化学反应方程式________。
【答案】氧P
剧烈燃烧,有大量白烟P2O5
两性氧化物先出现白色沉淀,继续滴加,白色沉淀溶解AlCl3+4NaOH==3NaCl+NaAlO2+2H2O
【解析】
【分析】
由位置图可知,A在第二周期,B、C、D处于第三周期,设C的质子数为x,则A的质子数为x-8,B的质子数为x-1,D的质子数为x+1,A、B、C、D四种元素原子核外共有56个电子,则x+(x-8)+(x-1)+(x+1)=56,解得x=16,即A为O,B为P,C为S,D为Cl;1molE单质与足量酸作用,在标准状况下能产生标准状况下33.6LH2,设E的化合价为y,根据电子转移守恒可知ymol=
×2=3mol,E的阳离子与A的阴离子核外电子层结构完全相同,则E为Al,然后利用元素及其单质、化合物的性质来解答。
【详解】
(1)由题可知,元素A名称为氧,元素B符号为P,E原子的最外层含有3个电子,电子式
;
(2)C为硫,简单离子结构示意图为
;
(3)B单质在A单质中燃烧,产生了五氧化二磷,反应现象是剧烈燃烧,有大量白烟,生成物的化学式为P2O5;
(4)A与E形成的化合物为氧化铝,电子式为
,它既能与酸反应,又能与碱反应,性质决定了它在物质的分类中应属于两性氧化物;
(5)向D与E形成的化合物氯化铝的水溶液中滴入烧碱溶液至过量,产生偏铝酸钠,此过程中观察到的现象是先出现白色沉淀,继续滴加,白色沉淀溶解,与过量烧碱反应的化学反应方程式AlCl3+4NaOH=3NaCl+NaAlO2+2H2O。
4.(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:
请回答下列问题:
(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
【解析】
【分析】
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。
【详解】
(1)由上述分析可知,A为Fe2O3,B为Al2O3,
故答案为:
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;
故答案为:
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-,
故答案为:
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;
故答案为:
K2SO4和(NH4)2SO4。
5.A是一种红棕色金属氧化物;B、D是金属单质;J是一种难溶于水的白色化合物,受热易分解。
回答下列问题:
(1)A、E、J、G的化学式分别为___、___、___、___。
(2)C转化为I的离子方程式为___。
(3)H和I反应生成J的离子方程式为___。
(4)如何检验E溶液中大量存在的阳离子?
___。
【答案】Fe2O3FeCl2Al(OH)3Fe(OH)3Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2OAl3++3AlO2-+6H2O═4Al(OH)3↓取E溶液2mL于试管中,滴入几滴KSCN溶液,无现象,再滴入几滴氯水,溶液呈血红色,则含有Fe2+
【解析】
【分析】
A是一种红棕色金属氧化物,则A是Fe2O3,红褐色沉淀G为Fe(OH)3,分解可以生成氧化铁,则F是 Fe(OH)2.B、D是金属单质,Fe2O3和B在高温下能反应生成金属单质D,则该反应是铝热反应,B是Al,D是Fe,C是Al2O3,J是一种不溶于水的白色化合物,受热容易分解成C,则J是Al(OH)3,由转化关系可知,I是NaAlO2,H是AlCl3;铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,E和氨水反应生成 Fe(OH)2,则E是 FeCl2,以此解答该题。
【详解】
(1)由以上分析可知,则A为Fe2O3,E是FeCl2,J是Al(OH)3,G是Fe(OH)3;
(2)氧化铝是两性氧化物,与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水,反应离子方程式为:
Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O;
(3)铝离子和偏铝酸根之间双水解而不共存,反应的离子方程式为Al3++3AlO2-+6H2O═4Al(OH)3↓;
(4)E是FeCl2,检验亚铁离子,可取E溶液2mL于试管中,滴入几滴KSCN溶液,无现象,再滴入几滴氯水,溶液呈血红色,则含有Fe2+。
6.某小组同学用一种铝铁合金为原料,模拟相关的工业生产,反应过程如图所示(部分产物和条件已略去),请回答:
(1)铁铝合金是一种高电磁性能合金,下列有关推测可能正确的是_____(填序号).
A.铁铝合金可由铁和铝熔融混合制成
B.铁铝合金的熔点高于铝和铁
C.铁铝合金硬度高于纯铝
(2)反应①中铝元素发生反应的离子方程式为_______________________。
(3)反应②的化学方程式为____________________________________。
(4)反应③发生时观察到的现象是_____________________________,用化学方程式表示颜色变化的原因_____________________________________。
(5)反应④中的CO2不宜换成HCl,原因是_____________________。
(6)请举出固体A一种用途_________________________。
【答案】ACAl3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑先产生白色沉淀,之后迅速变成灰绿色最后变为红褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3过量的氯化氢会使生成的氢氧化铝溶解做红色油漆和涂料
【解析】
【分析】
分析流程可知,①中的反应有硫酸与氢氧化钠酸碱中和,硫酸铝与过量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,硫酸亚铁在空气中与氢氧化钠反应生成氢氧化铁;④中二氧化碳能与偏铝酸钠发生反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠;固体A为氧化铁,固体B为氧化铝;②中铝单质能与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠;③中硫酸亚铁在空气中与氢氧化钠反应生成氢氧化铁。
【详解】
(1)A.铁铝合金可由铁和铝熔融混合制成具有特征性质的混合物,故A正确;
B.合金熔点低于各成分,则铁铝合金的熔点低于铝和铁,故B错误;
C.合金硬度高于各成分,则铁铝合金硬度高于纯铝,故C正确;
综上所述,故答案为:
AC;
(2)①中硫酸铝与过量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,其反应的离子方程式为Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O,故答案为:
Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O;
(3)②中铝单质能与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,其反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,故答案为:
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
(4)③中硫酸亚铁在空气中与氢氧化钠反应生成氢氧化铁,现象是先产生白色沉淀,之后迅速变成灰绿色最后变为红褐色,其反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,故答案为:
先产生白色沉淀,之后迅速变成灰绿色最后变为红褐色;4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
(5)④中二氧化碳能与偏铝酸钠发生反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠,若将二氧化碳换成氯化氢,则生成的氢氧化铝会继续与过量的盐酸发生反应而溶解,故答案为:
过量的氯化氢会使生成的氢氧化铝溶解;
(6)固体A为红棕色的氧化铁,可以用来做红色油漆和涂料,故答案为:
做红色油漆和涂料。
7.工业上制备铝一般是从铝土矿(主要成分是Al2O3,含有Fe2O3杂质)中得到纯净的Al2O3,然后电解Al2O3得到铝。
下图是从铝土矿中提纯Al2O3的简单示意图。
其中涉及到的一个反应:
2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al(OH)3↓。
(1)图示中实验操作
(1)是________;加入的试剂②是__________(填化学式)
(2)试写出B溶液中的溶质的化学式:
_____________
(3)写出化学方程式:
①铝土矿→A:
_________________________________________________。
②E→F:
_______________________________________________________。
【答案】过滤Ca(OH)2或Ba(OH)2NaAlO2Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
【解析】
【分析】
溶液B中通入CO2产生沉淀,说明B溶液为NaAlO2溶液,则是向铝土矿中加入的试剂①是NaOH溶液,操作
(1)过滤,沉淀C为Fe2O3,则溶液D为Na2CO3,反应②为:
Ca(OH)2+Na2CO3═CaCO3↓+2NaOH,故沉淀H为CaCO3,沉淀E为Al(OH)3,F为Al2O3,反应④是电解氧化铝得到Al与氧气,据此分析。
【详解】
(1)将沉淀从溶液中分离出来的操作是过滤;根据反应2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al(OH)3↓可知,D中含有碳酸钠,E是氢氧化铝,则F是氧化铝,电解氧化铝即得到金属铝。
碳酸钠要生成氢氧化钠和沉淀,需要进入的试剂是氢氧化钙,即②中加入的试剂是Ca(OH)2或Ba(OH)2;
(2)由上述分析可知,B为NaAlO2;
(3)①铝土矿→A是氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水,反应的化学方程式为:
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;
②E→F是氢氧化铝受热分解生成氧化铝和水,反应的化学方程式为:
2Al(OH)3
Al2O3+3H2O。
8.信息时代产生的电子垃圾处理不当会对环境构成威胁。
某研究小组将废弃的线路板处理后,得到含Cu、Al及少量Fe的金属混合物,并设计如下流程制备硫酸铜和硫酸铝晶体。
请回答:
(1)步骤①~③所涉及的实验操作方法中,属于过滤的是______(填序号)。
(2)步骤①中Cu、Al、Fe均能与稀硫酸和浓硝酸的混合物在加热条件下反应,其中氮元素全部转化为NO。
该步骤中稀硫酸的作用是______。
(3)下列关于步骤②的说法正确的是______(填字母)。
a沉淀B为白色固体
bH2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+
c可以用Ba(OH)2溶液替换NaOH溶液
(4)已知AlO2-+4H+=Al3++2H2O。
由沉淀B制取Al2(SO4)3·18H2O的操作是:
将沉淀B转移到烧杯中,______,将溶液加热蒸发、冷却结晶、过滤得到产品。
【答案】②③提供H+和SO42−b加入氢氧化钠溶液至沉淀不再减少,过滤,向所得滤液中加入足量稀硫酸,充分反应
【解析】
【分析】
第①步稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热,Cu、Al、Fe发生反应生成Cu2+、Al3+、Fe3+、Fe2+,所以溶液A中的离子是Cu2+、Al3+、Fe3+、Fe2+;第②步加H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+;过氧化氢做氧化剂不引入杂质,对环境无污染,再加入氢氧化钠使Al3+、Fe3+形成氢氧化物沉淀;第③步将硫酸铜溶液蒸发结晶得到五水硫酸铜晶体;在沉淀B中加NaOH和Al(OH)3反应生成NaAlO2,再在滤液中加H2SO4生成Al2(SO4)3,蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体,据此分析解答。
【详解】
(1)根据上述分析,步骤①~③所涉及的实验操作方法中,步骤②中分离得到了沉淀B,为过滤,步骤③中得到了五水硫酸铜晶体,也是过滤,因此属于过滤的是②和③,故答案为:
②③;
(2)步骤①中Cu、Al、Fe均能与稀硫酸和浓硝酸的混合物在加热条件下反应,其中氮元素全部转化为NO,3Cu+8H++2NO3-
3Cu2++2NO↑+4H2O,该步骤中稀硫酸可以提供H+参与反应,同时提供SO42−,在③中形成硫酸铜晶体,故答案为:
提供H+和SO42−;
(3)a.沉淀B的主要成分中有氢氧化铁,是红褐色固体,故a错误;b.H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,便于与铜离子分离,故b正确;c.如果用Ba(OH)2溶液替换NaOH溶液,则会生成硫酸钡沉淀,因此不可以用Ba(OH)2溶液替换NaOH溶液,故c错误;故答案为:
b;
(4)已知AlO2-+4H+=Al3++2H2O。
由沉淀B制取Al2(SO4)3·18H2O,需要将氢氧化铝和氢氧化铁先分离,可以用氢氧化钠溶解氢氧化铝,过滤除去氢氧化铁固体,然后将溶液酸化即可得到Al2(SO4)3,因此步骤为:
将沉淀B转移到烧杯中,加入氢氧化钠溶液至沉淀不再减少,过滤,向所得滤液中加入足量稀硫酸,充分反应,将溶液加热蒸发、冷却结晶、过滤得到产品,故答案为:
加入氢氧化钠溶液至沉淀不再减少,过滤,向所得滤液中加入足量稀硫酸,充分反应。
9.铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。
Ⅰ.铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。
从铝土矿中提炼Al2O3的流程如图:
(1)写出反应1中涉及的任意一个化学方程式____;
(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是____,已知气体A在标准状况下的密度为1.96g/L,写出A过量时,反应2的离子方程式____;
Ⅱ.以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如图:
(3)萤石(CaF2)的电子式____;
(4)若E为硫酸钙,D为最稳定的气态氢化物,则化合物C是____,写出由D制备冰晶石(Na3AlF6)的化学方程式____。
【答案】2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O或2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2OCaSiO3AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
H2SO412HF+3Na2CO3+2Al(OH)3=2Na3AlF6+3CO2+9H2O
【解析】
【分析】
I.铝土矿用NaOH溶液处理,Al2O3和SiO2溶解为NaAlO2和Na2SiO3,加CaO后Na2SiO3生成CaSiO3沉淀,过滤后的滤液通入酸性气体,使NaAlO2生成Al(OH)3沉淀,过滤出的Al(OH)3沉淀经煅烧得到Al2O3;Ⅱ.萤石(CaF2)和难挥发酸共热得到HF气体,HF气体和Na2CO3、Al(OH)3反应便得到冰晶石Na3AlF6。
可在此基础上解各小题。
【详解】
Ⅰ.
(1)反应1为Al2O3和SiO2和NaOH溶液反应,生成NaAlO2和Na2SiO3,反应的化学方程式为:
2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2
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- 高考 化学 及其 化合物 推断 有关 压轴 答案 解析
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