备战高考化学铝及其化合物推断题提高练习题压轴题训练.docx
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备战高考化学铝及其化合物推断题提高练习题压轴题训练
2020-2021备战高考化学(铝及其化合物推断题提高练习题)压轴题训练
一、铝及其化合物
1.现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙及物质D、E、F、G、H,它们之间能发生如下反应(图中有些反应的产物和反应的条件没有全部标出)。
请根据以上信息回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:
A_____________、B___________、C______________、F_____________、H____________、乙______________
(2)写出下列反应化学方程式:
反应①_________________________________________________
反应⑤_________________________________________________
反应⑥_________________________________________________
【答案】NaAlFeFeCl2Fe(OH)3Cl22Na+2H2O=2NaOH+H2↑2FeCl2+Cl2=2FeCl3FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl
【解析】
【分析】
【详解】
金属单质A的焰色为黄色,则A为Na;反应①为Na与水反应生成NaOH和H2,则物质D为NaOH,气体为H2;金属B与NaOH反应生成H2,则金属B为Al;黄绿色气体为Cl2,反应②为H2与Cl2化合成HCl,则气体丙为HCl,物质E为盐酸;金属C与盐酸反应生成F,F与Cl2反应生成物质G,G与NaOH反应得红棕色沉淀,则金属C为Fe,F为FeCl2,G为FeCl3;
(1)A、B、C、F、H、乙的化学式依次为Na、Al、Fe、FeCl2、Fe(OH)3、Cl2。
(2)反应①的化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;
反应⑤的化学方程式为Cl2+2FeCl2=2FeCl3;
反应⑥的化学方程式为FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl。
2.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:
请回答下列问题:
(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;正确答案:
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↑;正确答案:
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;正确答案:
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;正确答案:
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。
3.已知A、B、C、D是中学化学的常见物质,且A、B、C均含有同一种元素。
在一定条件下它们之间的相互转化关系如图所示(部分反应中的H2O已略去)。
请回答下列问题:
(1)若A可用于自来水消毒,D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质,加热蒸干B的溶液不能得到B。
则B的化学式为__。
(2)若D是氯碱工业的主要产品之一,B有两性,则反应②的离子方程式是__。
(3)若A、C、D都是常见气体,C是导致酸雨的主要气体,则反应③的化学方程式为___。
(4)若A的焰色反应呈黄色,D为二氧化碳,则反应②的离子方程式是___。
【答案】FeCl3Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O2H2S+SO2═3S+2H2OCO32-+CO2+H2O═2HCO3-
【解析】
【分析】
(1)D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质,则D是铁,A可用于自来水消毒,A为Cl2;
(2)若D是氯碱工业的主要产品之一,B有两性,D为NaOH、B为Al(OH)3;
(3)C是形成酸雨的主要气体,则A为H2S、D为O2、B为S、C为SO2;
(4)若A的焰色反应呈黄色,说明A中含有Na元素,且A、B、C均含有同一种元素据此分析。
【详解】
(1)D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质,则D是铁,A可用于自来水消毒,由转化关系可知,A为Cl2、B为FeCl3、C为FeCl2;
(2)若D是氯碱工业的主要产品之一,B有两性,由转化关系可知,A为铝盐、D为NaOH、B为Al(OH)3、C为NaAlO2,反应②为氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水,反应的离子方程式是:
Al(OH)3+OH−=AlO2−+2H2O;
(3)若A、C、D都是常见气体,C是形成酸雨的主要气体,则A为H2S、D为O2、B为S、C为SO2,反应③为硫化氢与二氧化硫反应生成硫和水,反应的化学方程式为:
2H2S+SO2═3S+2H2O;
(4)若A的焰色反应呈黄色,D为二氧化碳,由转化关系可知,A为NaOH、B为Na2CO3、C为NaHCO3,反应②为碳酸钠溶液与二氧化碳反应生成碳酸氢钠,反应的的离子方程式是:
CO32−+CO2+H2O═2HCO3−。
4.含有A+、B3+、C3+三种金属阳离子的水溶液发生了如下一系列变化后逐一沉淀出来,其中B3+转入白色沉淀:
请通过分析回答(用化学符号填写):
(1)A+是__,B3+是__,C3+是__;
(2)X是__,Y是__,Z是__;
(3)写出下列离子方程式:
①生成Y沉淀:
__;②B3+与过量氨水反应:
__;
(4)写出下列化学方程式:
单质铝和Y分解后的固体产物反应:
__.
【答案】Ag+Al3+Fe3+AgClFe(OH)3Al(OH)3Fe3++3OH﹣═Fe(OH)3↓Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH4+2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3
【解析】
【分析】
含有A+、B3+、C3+三种金属阳离子的水溶液,加入过量盐酸反应过滤得到白色沉淀X和滤液甲,白色沉淀只能是氯化银沉淀,说明A+离子为Ag+,滤液甲中加入过量氢氧化钠溶液过滤得到红褐色沉淀Y为Fe(OH)3,滤液乙中加入适量盐酸反应生成白色沉淀Z为Al(OH)3,其中B3+转入白色沉淀,则B3+、C3+离子分别为:
Al3+、Fe3+,据此回答;
【详解】
(1)由上述分析可知A+、B3+、C3+三种金属阳离子分别为:
Ag+、Al3+、Fe3+,
答案为:
Ag+;Al3+;Fe3+;
(2)分析可知对应X、Y、Z分别为:
AgCl、Fe(OH)3、Al(OH)3;
故答案为:
AgCl;Fe(OH)3;Al(OH)3;
(3)①生成Y沉淀的离子方程式为:
Fe3++3OH﹣═Fe(OH)3↓;
故答案为:
Fe3++3OH﹣═Fe(OH)3↓;
②Al3+与过量氨水反应生成氢氧化铝沉淀和铵根离子,离子方程式为:
Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH4+;
故答案为:
Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH4+;
(4)氢氧化铁分解产物是氧化铁,铝与氧化铁在高温下反应生成铁和氧化铝,放出大量的热,反应方程式为:
2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3;
故答案为:
2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3。
5.“生活无处不化学”,请你回答下列问题。
(1)厨房中的调味品有:
①盐(主要成分氯化钠)、②碱面(主要成分碳酸钠)、③白醋(主要成分乙酸)。
将上述物质分别溶于水,其水溶液具有碱性的是______(填序号,下同),主要成分中属于盐类的是________,相互间能发生反应的是______。
(2)生活中遇到下列问题,不涉及到化学变化的是________。
①用四氯化碳可擦去圆珠笔油②自来水厂用液氯消毒③可用食醋洗掉水垢
(3)当前,环境治理已成为重要的民生工程。
①我国城市发布的“空气质量日报”中,下列物质不列入首要污染物的是_____(填字母代号)。
A.二氧化硫B.二氧化碳C.二氧化氮D.可吸入颗粒物
②煤炭直接燃烧会引起多种环境问题。
燃煤产生的SO2是导致______(填名称)污染现象形成的原因;处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S,发生反应的化学方程式为_____________________。
(4)向浑浊的水中加入明矾KAl(SO4)2•12H2O后,水可得到净化。
写出明矾在水中的电离方程式___,往明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液直至Al3+恰好沉淀完全,发生反应的离子方程式为_______。
【答案】②①②②③①B酸雨2CO+SO2
2CO2+SKAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-或者KAl(SO4)2·12H2O=K++Al3++2SO42-+12H2O2Al3++3Ba2++6OH-+3SO42-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓
【解析】
【分析】
(1)水溶液具有碱性的物质是碱或水解显碱性的盐;金属阳离子和酸根银离子过程的化合物为盐;碳酸钠和乙酸反应生成醋酸钠、二氧化碳和水;
(2)有新物质生成的变化为化学变化;
(3)①空气质量日报”涉及的污染物有二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、可吸入颗粒物等;
②燃煤产生的SO2增加了硫酸性酸雨的形成;一氧化碳与二氧化硫在催化剂条件下反应生成单质硫和二氧化碳;
(4)明矾在水溶液中电离生成Al3+和SO42-,假设KAl(SO4)2为2mol,当Al3+恰好全部沉淀时,需要3molBa(OH)2,根据各离子的物质的量判断反应的程度,以此书写离子方程式。
【详解】
(1)厨房中的调味品,①盐(主要成分氯化钠),②碱面(主要成分碳酸钠)、③白醋(主要成分乙酸),将上述物质分别溶于水,其水溶液具有碱性的是②碱面(主要成分碳酸钠),碳酸根离子水解溶液显碱性,主要成分中属于盐类的是①盐(主要成分氯化钠),②碱面(主要成分碳酸钠),相互反应的物质是碳酸钠和乙酸反应生成醋酸钠、二氧化碳和水,
故答案为:
②;①②;②③;
(2)①用四氯化碳可擦去圆珠笔油,利用相似相溶原理,无新物质生成,属于物理变化,故选;
②自来水厂用液氯消毒,利用氯气与水反应生成具有强氧化性次氯酸,有新物质生成,是化学变化,故不选;
③可用食醋洗掉水垢,醋酸与碳酸钙,氢氧化镁反应生成可溶性醋酸盐,有新物质生成,是化学变化,故不选;
故选:
①;
(3)①空气质量日报”涉及的污染物有二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、可吸入颗粒物等,二氧化碳为空气组成成分,不属于污染物,
故选:
B;
②燃煤产生的SO2增加了硫酸性酸雨的形成;一氧化碳与二氧化硫在催化剂条件下反应生成单质硫和二氧化碳,方程式:
2CO+SO2
2CO2+S;
故答案为:
酸雨;2CO+SO2
2CO2+S;
(4)明矾在水溶液中电离生成Al3+和SO42-,电离方程式为KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-,假设KAl(SO4)2为2mol,溶液中含有2molAl3+,4molSO42-,当Al3+恰好全部沉淀时,需要3molBa(OH)2,即加入3molBa2+,6molOH-,反应的离子方程式为2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=3BaSO4↓+2Al(OH)3↓,
故答案为:
KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-;2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=3BaSO4↓+2Al(OH)3↓。
6.粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。
进行如下实验:
①取适量A进行铝热反应,产物中有单质B生成;
②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L-1盐酸中,得溶液C;
③将①中得到的单质B和溶液C反应,放出1.12L(标况)气体,同时生成溶液D,还残留有固体物质B;
④用KSCN溶液检验时,溶液D不变色。
请填空:
(1)①中引发铝热反应的实验操作是___________,产物中的单质B是________。
(2)②中所发生的各反应的化学方程式是___________。
(3)③中所发生的各反应的离子方程式是___________。
(4)若溶液D的体积仍视为0.15L,则该溶液中c(Mg2+)为________,c(Fe2+)为________。
【答案】加少量KClO3,插上镁条并将其点燃FeFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、MgO+2HCl=MgCl2+H2OFe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑0.67mol·L-12.3mol·L-1
【解析】
【详解】
(1)铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应,反应过程中放出大量热,但该反应需要较高的温度才能引发。
在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条,点燃Mg条后放出热量,使KClO3固体分解放出O2,进一步加剧Mg的燃烧,可在短时间内使混合物温度迅速升高,引发反应。
发生的反应为Fe2O3+2Al
Al2O3+2Fe,所以产物中单质B为Fe,故答案为:
加少量KClO3,插上镁条并将其点燃;Fe;
(2)Fe2O3和MgO都是碱性氧化物,能和酸反应生成盐和水:
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,MgO+2HCl=MgCl2+H2O,故答案为:
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、MgO+2HCl=MgCl2+H2O;
(3)混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应,生成Fe单质。
C溶液中有反应生成的FeCl3,还有未反应的HCl。
发生的离子反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑。
(4)假设步骤②用去的20g固体中,MgO的物质的量为x,则Fe2O3的物质的量也为x,则40g·mol-1×x+160g·mol-1×x=20g,解得:
x=0.1mol。
根据MgO~MgCl2的关系,则溶液中MgCl2的浓度为0.1mol÷0.15L≈0.67mol·L-1。
步骤④说明溶液中没有Fe3+,也就是溶质为FeCl2和MgCl2。
根据Cl-守恒的关系,可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于
=0.45mol,所以,FeCl2的浓度为
≈2.3mol·L-1,故答案为:
Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑;0.67mol·L-1;
【点睛】
本题考查混合物反应的计算、物质的量浓度计算,题目难度中等,掌握氧化镁、氧化铁以及铁和三价铁离子的反应原理为解答的关键,(4)中计算亚铁离子的物质的量时,不可忽略了铁与氢离子的反应。
7.明矾在日常生活中用途非常广泛。
用废铝灰(含Al、Al2O3、Fe、Fe2O3、FeO等)为原料制取明矾的工艺流程如下图。
回答下列问题:
已知:
Fe3+开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH为1.9~3.7。
(1)明矾净水的原理是_______________________(用离子方程式表示)。
(2)“酸溶”时,Al2O3溶解的化学方程式为______________________。
(3)“氧化”时,发生反应的离子方程式为_______________。
(4)“步骤①”的目的是______;“滤渣2”经碱洗、水洗、干燥和煅烧,得到的产品的名称是_____(填俗称)。
(5)“步骤②”包含的操作有_________、__________、过滤及干燥。
【答案】Al3++3H2O⇌Al(OH)3(胶体)+3H+Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O调节溶液pH,使沉淀完全铁红蒸发浓缩冷却结晶
【解析】
【分析】
废铝灰(含Al、Al2O3、Fe、Fe2O3、FeO等)加入足量稀硫酸进行酸浸溶解并过滤,得到含有Al3+、Fe2+、Fe3+、SO42-的酸性滤液,滤渣1为不与硫酸反应的杂质,向滤液中加入双氧水将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+,由于Fe(OH)3比Al(OH)3更难溶,向氧化后的滤液中加入Al(OH)3,Fe3+转化为更难溶的Fe(OH)3沉淀,过滤后得到含有Al3+、SO42-的滤液,滤渣2为Fe(OH)3,向滤液中加入K2SO4制得产品溶液,对溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥最终得到产品硫酸铝钾的晶体,据此分析解答。
【详解】
(1)明矾是强酸弱碱盐,弱酸根离子Al3+水解产生氢氧化铝胶体,能够吸附水中悬浮的物质形成沉淀而除去,从而达到达到净水的目的。
其反应原理用方程式表示为:
Al3++3H2O⇌Al(OH)3(胶体)+3H+;
(2)“酸溶”时,Al2O3和硫酸反应生成硫酸铝和水,化学方程式为Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O;
(3)“氧化”时,加入氧化剂过氧化氢,将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+,发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(4)“步骤①”加入滤液中加入Al(OH)3,作用是调节溶液的pH值,由于Fe(OH)3比Al(OH)3更难溶,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀而除去;“滤渣2”的成分是Fe(OH)3,煅烧时分解生成氧化铁,它是一种红棕色粉末,常用作颜料,俗名是铁红;
(5)“步骤②”是从溶液中获得产品明矾,包含的操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤及干燥。
8.重铬酸钾(K2Cr2O7)在皮革、火柴印染化学、电镀等方面应用广泛。
工业上对制革工业污泥中(主要含有Cr3+、Fe3+、Fe2+、Al3+等)Cr元素的回收与再利用工艺如图:
已知:
①Al(OH)3与Cr(OH)3性质相似。
②2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O。
③有关物质的溶解度曲线如图。
回答下列问题:
(1)含铬污泥预处理包括高温煅烧粉碎等步骤,其中高温煅烧的目的是__(写一条即可),滤渣III的成分是__(填化学式)。
(2)步骤③中操作需要的玻璃仪器有__,步骤①加入H2O2的作用是__。
(3)步骤⑦反应能够发生的原因是__,写出步骤④的反应离子方程式:
__。
(4)为测定产品中K2Cr2O7的含量,某兴趣小组将mg产品溶于水配制为500mL溶液,准确量取50.00mL,加入稀硫酸酸化,然后加入过量的KI充分还原,加___作指示剂,到达终点消耗30.00mL0.0500mol·L-1的Na2S2O3溶液。
则该次生产的样品中K2Cr2O7含量为__%。
(已知:
Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O,2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)
【答案】除去蛋白质等有机物(改变污泥构造,便于酸浸等合理即可)Al(OH)3烧杯、玻璃棒、漏斗将Fe2+氧化成Fe3+K2Cr2O7的溶解度小3Cl2+2CrO2-+8OH-=2CrO42-+6Cl-+4H2O淀粉溶液
【解析】
【分析】
硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe2+、Al3+和Cu2+,加入过量氢氧化钠,Fe3+、Cu2+生成沉淀,滤液的成分是NaAlO2和NaCrO2,通入氯气,NaCrO2被氧化为Na2CrO4,通入过量二氧化碳会生成氢氧化铝和碳酸氢钠,同时在酸性条件下,铬酸根转化为重铬酸根,即2CrO4-+2H+=Cr2O72-+H2O;然后析出重铬酸钠,溶解加入氯化钾可得重铬酸钾。
【详解】
(1)从动物皮到皮革需要加入铬酸鞣制,因此制革厂含铬污泥含有蛋白质等有机质,高温煅烧可以除去蛋白质等有机质,同时改变污泥构造,便于溶解;根据流程,AlO2-溶液中通入过量CO2,会生成Al(OH)3,可得滤渣II的成分是Al(OH)3;
(2)经过步骤③得到滤液和滤渣Ⅱ,可知步骤③中操作为过滤,需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗;根据流程,步骤①加入双氧水,目的是将Fe2+氧化为Fe3+,便于除去;
(3)加入KCl的目的是使Na2Cr2O7转化为K2Cr2O7,根据信息,一定温度下,K2Cr2O7溶解度最小,故步骤⑦反应能够发生;由信息Al(OH)3与Cr(OH)3性质相似,根据流程,可知加入过量氢氧化钠,滤液的成分是NaAlO2和NaCrO2,通入氯气,NaCrO2被氧化为Na2CrO4,故离子方程式为3Cl2+2CrO2-+8OH-=2CrO42-+6Cl-+4H2O;
(4)有碘单质存在,可以选用淀粉溶液做指示剂;根据化学反应:
Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3+3I2+7H2O和I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,可得Cr2O72-~3I2~6S2O32-,ag产品最终消耗n(S2O32-)=0.0500mol/L×30.00×10-3L×
=0.0150mol,则n(Cr2O72-)=0.0150mol×
=0.00250mol,则样品中K2Cr2O7含量为
。
9.以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产Al(OH)3并获得Fe3O4的部分工艺流程如图:
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