高考化学铝及其化合物推断题综合题汇编附答案.docx
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高考化学铝及其化合物推断题综合题汇编附答案
2020-2021高考化学铝及其化合物推断题综合题汇编附答案
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
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:
T滤眩2卜一題——-CUSO.*5HO
(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CuSQ5H2O的方法是。
(4)由滤渣2制取Ab(SO)318H2O,设计了以下三种方案:
广料11cn电!
环羁疇服冲却上匸京心阴-叫。
上述三种方案中,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CuSQ5H2O含量。
取ag试样配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用cmolL-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++HsY2-^CuY「+2H+。
写出计算CuSQ5H2O质量分数的表达式3
【答案】Cu+4HT+2NO3-=Cu2++2NO2f+2H2O或3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NOf+4HOAu、Pt将Fe2+氧化为Fe3+不引入杂质,对环境无污染使Fe3+、Al3+沉淀除去力口热滤
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
3
F@(SO)3杂质乙cb102505X100%
a
【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-=C『++2NO2f+2H2O,3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NOf+4HO,
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CUSQ5H2O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Fez(SQ)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+)=bx10^ax5m。
所以CuSC45H2O质量分数=bxI0xax5x250/ax°ioo%
2.某混合溶液中可能大量含有的离子如下表所示:
阳离子
H+>K+>Al3+>NH4+、Mg2+
阴离子
C「、OH「、CQ、AIO2-
为探究其成分,某同学将Na2O2逐渐加入到上述混合溶液中并微热,产生沉淀和气体的物质的量与加入Na2O2的物质的量的关系分别如图所示。
(1)该溶液中一定含有的阳离子是,其对应物质的量浓
度之比为,溶液中一定不存在的阴离子是。
(2)写出沉淀减少的离子方程式°
【答案】『、Al3+、NH4+、Mg"2:
223OH「、CQ2-、AIO2-AI(OH)3+OH「=AIO2-+2H2O
【解析】
【分析】
(1)根据生成的沉淀总物质的量最大量为5mol、最终得到3mol可知,最终得到的沉淀为
3mol氢氧化镁沉淀,溶解的2mol沉淀为氢氧化铝;根据气体的物质的量最后有增加可
知,增加的气体为氨气,溶液中一定存在铵离子;根据开始加入过氧化钠时没有沉淀生成,说明原溶液中存在氢离子,根据题中数据计算出氢离子的物质的量;
5mol,根据元素守恒,所以含有铝离子的物质的量2mol;加入8mol过氧化钠会生成4mol
氧气,而图象中生成了6mol气体,说明生成的气体除了过氧化钠和溶液反应生成的氧气之外,还一定有2mol其他气体生成,而只能是氨气,所以一定含有2mol铵根离子,所以一定不含有氢氧根离子;图象中加入过氧化钠的物质的量在0〜amol之间时,没有沉淀生
成,所以溶液中含有H+,由于加入8mol过氧化钠时生成的沉淀达到最大量5mol,8mol过
氧化钠会生成16mol氢氧化钠,而生成2mol氢氧化铝、3mol氢氧化镁、2mol氨气消耗的氢氧化钠为:
2molx3+3molx2+2mol=14mo,所以有2mol氢氧化钠与氢离子反应,氢离子的物质的量为2mol;并且物质的量为2mol,溶液中一定还含有阴离子,可能为氯离子,钾离子不能确定是否存在,根据电荷守恒:
n(H+)+3n(AI3+)+n(NH4+)+2n(Mg2+)<16mol所以氯
离子物质的量>16mol所以溶液中一定存在的阳离子为:
H+、Al3+、NH4+、Mg2+;含有的阳
离子的物质的量之比为:
n(H+):
n(Al3+):
n(NH4+):
n(Mg2+)=2:
2:
2:
3;溶液中一定不存在
的阴离子为:
OH-、CQ2-、AIO2-;
(2)生成的沉淀为氢氧化镁和氢氧化铝,其中氢氧化铝能够与氢氧化钠溶液反应,反应的离
子方程式为:
Al(OH)3+OH-—AIQ-+2H2O。
3.将一定质量的Mg-AI合金投入100mL一定物质的量浓度的某HCI溶液中,充分反应。
向反应后的溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的NaOH溶液,生成沉淀的质量与所加
(2)原Mg-AI合金的质量是。
(3)原HCI溶液的物质的量浓度是。
(4)所加NaOH溶液的物质的量浓度是。
(5)a=。
【答案】AI(OH)3+OH-=AIO2-+2H2O5.1g6mol/L5moI/L20
【解析】
【分析】
根据图像可知,oa段为过量的盐酸与NaOH反应,AB段为镁离子、铝离子与NaOH的反应,BC段为氢氧化铝与NaOH的反应。
【详解】
(1)BC段为氢氧化铝与NaOH的反应,生成偏铝酸钠和水,反应的离子方程式为
AI(OH)3+OH-=AIO2-+2H2O;
⑵BC段减少的为氢氧化铝沉淀,质量为7.8g,物质的量为0.1mol,即n(Al)=0.1mol;则氢
氧化镁的质量为5.8g,物质的量为0.1mol即n(Mg)=0.1moI;合金的质量为
24X0.1+27X0.1=5.1g
⑶根据方程AI(OH)3+OH=AIO2-+2H2O,消耗20mL的NaOH时的物质的量为0.1mol,贝卩c(NaOH)=0.1mol-0.02L=5mql/LB点时,溶液刚好为NaCI溶液,此时消耗
n(NaOH)=5X0.12=0.6mglc(HCI)=0.6-0.仁6mpl/L
⑷由⑶得出的结论,c(NaOH)=5mol/L;
⑸n(Mg)=n(Al)=0.1mol,消耗的盐酸为0.5mol,100mL溶液中含有n(HCl)=0.6mol,则剩余n(HCl)=0.1mol,此时消耗V(NaOH)=0.1-5=0.0,1即卩20mL。
【点睛】
通过BC段消耗的氢氧化钠的体积计算出NaOH的浓度,再计算盐酸的浓度。
4.明矶在日常生活中用途非常广泛。
用废铝灰(含Al、AI2O3、Fe、F&O3、FeO等)为原
料制取明矶的工艺流程如下图。
回答下列问题:
I,■I,「,..丄・,
脸祀获斗酸賭H兀憶】卜|気化H步藤尅汎:
二卜|刊打卜]氐骥②&…“广西
]1IKAIIZHiv
滤涛1滤淹2恤⑴H"
已知:
Fe3+开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH为1.9〜3.7。
(1)明矶净水的原理是(用离子方程式表示)。
(2)酸溶”时,AI2O3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】AI3++3H2O?
AI(OH)3(胶体)+3H+Al2O3+3H2SC4=Al2(SC4)3+3H2O
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe?
++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、AI2O3、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+、F0、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)^比AI(OH)3更难溶,向氧化后的滤液中加入AI(OH)3,Fe3+转化为更难溶的Fe(OH)j沉淀,过滤后得到含有Al3+、SC42-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)明矶是强酸弱碱盐,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:
AI3++3H2O?
AI(OH)3(胶体)+3H+;
⑵酸溶”时,AI2O3和硫酸反应生成硫酸铝和水,化学方程式为
Al2Os+3H2SC4=Al2(SC4)3+3H2O;
(3)氧化"时,加入氧化剂过氧化氢,将滤液中的Fe*氧化为Fe3+,发生反应的离子方程式
为2Fe2++H2O2+2H*=2Fe3++2H2O;
⑷步骤①”加入滤液中加入AI(0H)3,作用是调节溶液的pH值,由于Fe(OH)比AI(0H)3更难溶,使Fe3+完全转化为FeQHE沉淀而除去;滤渣2”的成分是Fe(0H)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矶,包含的操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤及干燥。
5.某工厂废金属屑的主要成分为Cu、Fe和Al,此外还含有少量AI2Q3和F®03,为探索工
业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如下实验流程,用该工厂的金属废料制取氯化
铝、绿矶晶体(FeSQ7H2Q)和胆矶晶体。
完成下列填空:
(1)写出步骤I反应的离子方程式:
(2)试剂X是___,溶液D是___。
(3)在步骤H中,用如图装置制取C02并通入溶液A中。
一段时间后,仍观察不到烧杯中产生白色沉淀。
为了固体C的生成,在药品和装置上可采取的改进措施是
A
(4)溶液E中加入KSCN溶液无明显现象,表明滤液中不存在Fe3+,用离子方程式解释其可能的原因:
(5)
CuSQ溶液,写出反
将固体F继续加入热的稀硫酸,同时不断鼓入空气,固体溶解得应的化学方程式:
【答案】2AI+2H20+20H-=2AI02*3H2、Al203+20H-=2AI02+H20稀硫酸
NaHCO溶液浓盐酸改为稀盐酸;在装置a和装置b之间增加一个盛有饱和NaHCO溶液
的洗气瓶,以除去装置a中挥发出的HCI2Fm++Fe=3F尹、2Fe3++Cu=2F(2++CU2+
2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O
【解析】
【分析】
Fe、Cu、Fe2O3都不与NaOH溶液反应,Al和AI2O3可与NaOH溶液反应,用含有Al、Fe、
Cu和AI2O3和F02O3的废金属屑制取AICI3、绿矶晶体(FeSQ?
7H2O)和胆矶晶体流程为:
合金中Al、AI2O3与NaOH反应,所得滤液A为NaAI02溶液,经途径n与足量二氧化碳发生反
应:
AIO2+CO2+2H2O=AlOH3+HCO3,反应可生成AI(OH)3固体C,生成的AI(OH)3再和盐酸反应生成AICI3,得到的AICI3较纯净;溶液D为NaHCQ溶液;滤渣B为Fe和Cu的化合物,加入足量稀硫酸,得到的滤液E为FeSO,经蒸发浓缩、冷却结晶可得
到绿矶,滤渣F为Cu,可用于制备胆矶,据此分析解答。
【详解】
(1)铝、氧化铝与氢氧化钠反应,所得滤液A为NaAIO2溶液,反应的离子方程式为:
2AI+2H2O+2OH-=2AIO2+3H2、AI2O3+2OH-=2AIO2+H2O;
(2)金属铁和金属铜不与氢氧化钠溶液反应,金属铜和稀硫酸之间不反应,但是金属铁可
以和稀硫酸之间反应生成硫酸亚铁和氢气,进而制得绿矶晶体,所以试剂X为稀硫酸;溶
液D为NaHCQ溶液;
(3)进行步骤H时,该小组用如图所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中,一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中
挥发出的HCI气体,氯化氢在水中溶解了部分沉淀,发生的反应为:
AI(OH)3+3H+=AI3++3H2O,为了避免固体C减少,可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个洗去HCI的装置,二氧化碳在饱和NaHCQ中不溶,氯化氢和NaHCQ反应生成二氧化碳气体,所以可降低盐酸浓度;在装置I和n之间增加一个盛有饱和NaHCQ溶液的洗气瓶,除
去二氧化碳中的氯化氢;
(4)溶液E中加入KSCN溶液无明显现象,表明滤液中不存在Fe3+,原因是Fe2■被Fe、Cu
还原生成FeF+,所以加入KSCN溶液没有明显现象,故答案为:
2Fe3++Fe=3Fg+、
2Fe3++Cu=2FcT+Cif+;
(5)用固体F继续加入热的稀H2SQ,同时不断鼓入空气,固体溶解得CuSQ溶液,说明在加热条件下,Cu、氧气和稀硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜和水,反应的化学方程式
为:
2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O。
6.以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细a氧化铝,既降低环境污染又可提高铝资源的利
用率。
已知铝灰的主要成分为AI2O3(含少量杂质SiC2、FeOF®03),其制备实验流程如
图:
如图所示的装置。
1集气瓶中收集到的气体是—(填化学式)。
2足量饱和NaHSQ溶液吸收的物质除大部分H20(g)外还有_(填化学式)。
3KMnO4溶液褪色(Mn04-还原为Mn2+),发生的离子反应方程式为___。
【答案】Al2O3+3H2SC4=Al2(SO4)3+3H2OSiC2静置,溶液澄清后,继续向上层清液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若无现象,则溶液中不含有铁元素,反之,则有。
或加KSCN溶液N2
SC3、NH32MnO4-+5SQ+2H2O=2Mn2++5SQ2-+4H+
【解析】
【分析】
铝灰的主要成分为AI2O3(含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3),加入稀硫酸浸取,只有SiO2不
溶而成为滤渣;加入30%H2O2,将Fe2+氧化为Fe3+,加入K4[Fe(CN)s]溶液,生成KFe[Fe(CN)]蓝色沉淀;加入(NH4)2SO4,Al3+转化为NHAI(SO4)2,再蒸发结晶,便可获得
[NH4AI(SO)232H20,煅烧后得到-AI2O3。
【详解】
(1)铝灰中氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水,化学方程式为
Al2O3+3H2SO=Al2(SO4)3+3H20。
答案为:
Al2O3+3H2SO=Al2(SO)3+3H2O;
⑵由以上分析可知,图中滤渣”的主要成分为SiO2。
答案为:
SiO2;
⑶验证沉铁"后,溶液中是否还含有铁离子,可使用K4[Fe(CN)s]溶液检验,操作方法为静
置,溶液澄清后,继续向上层清液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若无现象,则溶液中不含有铁
元素,反之,则有。
或加KSCN溶液,观察溶液是否变为血红色;答案为:
静置,溶液澄
清后,继续向上层清液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若无现象,则溶液中不含有铁元素,反
之,则有。
或加KSCN溶液;
⑷煅烧后,所得气体为NH3、N2、SQ、SO2,通过NaHSQ溶液,可吸收SQ和NH3;通过KMnO4溶液,可吸收SQ,最后剩余N2和水蒸气,用排水法收集,气体主要为N2。
1集气瓶中收集到的气体是N2。
答案为:
N2;
2足量饱和NaHSQ溶液吸收的物质除大部分H2O(g)外还有SQ、NH3。
答案为:
SO3、
NH3;
3KMnO4溶液褪色(MnO4-还原为Mn2+),则MnO4-与SQ反应生成Mn2+、SQ2-等,发生的离子反应方程式为2MnO4-+5SOs+2H2O=2Mn2++5SO2-+4H+。
答案为:
2MnO”+5SQ+2H2O=2Mn2++5SO2-+4H+。
【点睛】
SQ通入NaHSQ溶液中,若NaHSQ溶液足量,则发生反应为SQ+2NaHSQ=Na2SO+H20+2SQ;若NaHSQ溶液不足量,则发生反应为SQ+NaHSO3=NaHSO+SQ。
7.某混合物浆液含有AI(0H)3、MnO2和少量Na2CrO4.考虑到胶体的吸附作用使NazCrQ
不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(见图),使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。
回答I和n中的问题。
I•固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明)
(1)C-AI的制备方法称为电解法,请写出阳极反应方程式.
(2)该小组探究反应②发生的条件.D与浓盐酸混合,不加热无变化;加热有CI2生成,
当反应停止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生CI2.由此判断影响该反应有效进行的
因素有(填序号)。
2-
A.温度B.溶液的pH值CC「和SO4-的浓度
(3)固体D是碱性锌锰电池的正极,请写出该电池的负极反应方程式
(4)0.2molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成CO和TiCM(熔点-25C,沸点136.4C)放热
8.56kJ,该反应的热化学方程式为.
n.含铬元素溶液的分离和利用
(5)用惰性电极电解时,CrO4能从浆液中分离出来的原因是,
分离后得到的含铬元素的粒子有CrO4「和CrO;「,原因是
(用离子反应方程式表示),阴极室生成的物质为(写化学式);
【答案】2O2"-4e"=O2ABZn-292OH-=Zn(OH》2C2(g)+TiO2(s)+2C(s)=TiCl4(I)
+2CO(g)△H=-85.6kJ?
mo「在直流电场作用下CrO4通过阴离子交换膜向阳极室移
动,从而脱离浆液;2CrO4+2H+?
CrO2+H2O;NaOH和H2
【解析】
【分析】
(1)固体混合物含有AI(OH)3、MnO2,加入NaOH溶液,过滤,可得到滤液A为NaAIO2,通入二氧化碳,生成B为AI(OH)3,固体C为AI2O3,电解熔融的氧化铝可得到AI;固体D为MnO2,加热条件下与浓盐酸反应可生成氯气;
(2)题中涉及因素有温度和浓度;
(3)固体D为MnO2,是碱性锌锰电池的正极,该电池的负极是锌失电子发生氧化反应,
反应方程式Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2;
(4)0.2moICI2与焦炭、TiO2完全反应,生成CO和TiCI4(熔点-25C,沸点136.4C)放热
8.56kJ,则2moI氯气反应放出的热量为2十0.2X8.56kJ=85,6kJ质量守恒可知还原性气体
为CO,反应的化学方程式为2C2(g)+TiO2(s)+2C(s)—TiC4(l)+2CO(g),以此可
计算反应热并写出热化学方程式;
n.(5)电解时,CrO42「通过阴离子交换膜向阳极移动,阴极发生还原反应生成氢气和
NaOH,由此解答。
【详解】
1.
(1)3Al的制备方法称为电解法,固体C为AI2O3,电解熔融的氧化铝可得到Al,阳
极反应方程式2O-4e-=O2;
(2)反应涉及的条件为加热,加热下可反应,另外加热硫酸,氢离子浓度变化,可知影响的因素为温度和氢离子浓度,故选:
AB;
(3)固体D为MnO2,是碱性锌锰电池的正极,该电池的负极是锌失电子发生氧化反应,
反应方程式Zn-2e-+2OH-=Zn(OH卫;
(4)0.2molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成CO和TiCM(熔点-25C,沸点136.4C)放热8.56kJ,则2mol氯气反应放出的热量为2十0.2X8.56kJ=85,所以热化学方程式为2C2
(g)+TiO2(s)+2C(s)—TiCl4(l)+2CO(g)AH=-85.6kJmo「1;
n.(5)电解时,CrO42「通过阴离子交换膜向阳极移动,从而从浆液中分离出来,因存在
2CrO42一+2H*=^Cr2O72「+H2O,则分离后含铬元素的粒子是CrO42「、C2O72一,阴极发生还
原反应生成氢气和NaOH。
【点睛】
考查物质的制备、分离以及电解知识,解题关键:
注意把握物质的性质,能正确分析试验流程,把握电解的原理,难点(5)在直流电场作用下,CrO42「通过阴离子交换膜向阳极室
移动,脱离浆液,要求学生具有一定的分析能力。
&磷酸铝(AIPO4)是一种用途广泛的材料,在建筑、耐火材料、化工等方面具有广泛的应用前景。
以磷硅渣(主要成分为Cc3(PCH)2>AI2O3、SiC2和V2O5等)为原料制备磷酸铝的工艺
流程如图所示:
回答下列问题:
2NH3f+3H2O
【解析】
【分析】
磷硅渣的主要成分为Cas(PO4)2、AI2O3、SiO2和V2O5等,加浓硫酸分离出滤渣为SiC2、
CaSO,酸浸液中加CaO可调节pH且除去过量硫酸根离子,滤渣1为CaSO,滤液中钒元素以V3O93-形式存在,加NaOH分离出Na2[VO3(OH)],再加NaOH时粗磷酸铝溶解生成可溶性溶质为NaAIO2、Na3PO4,由图可知,pH=12、温度为80C、时间为1h时碱浸时固相中
P、Al含量w%小,为最优反应条件,然后过滤分离出AIPO4;
(1)SiO2为酸性氧化物,不与硫酸反应;CaSQ微溶于水,据此回答;
(2)加浓硫酸引人过量的硫酸根离子,CaSQ微溶于水,据此回答;
⑶滤液中钒元素以V3O93-形式存在,V3O93易水解为[VO3(OH)]2-;
⑷加NaOH时粗磷酸铝溶解生成可溶性溶质为NaAIO2、NasPQ;
⑸在pH、反应温度与时间对碱浸时固相中P、AI含量的影响如图中,寻找碱浸时固相中
P、AI含量w%小时就为最优反应条件;
⑹加热磷酸二氢铵与氧化铝混合物生成AIPO4、NH3和H2O。
【详解】
(1)酸浸中磷元素主要转化为H3PO4,该反应的化学方程式为Ca3(PO)2+3H2SO4=3CaSO+
2H3PO4,磷硅渣的主要成分为Ca3(PO4)2、AI2O3、SiO2和
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- 高考 化学 及其 化合物 推断 综合 汇编 答案