2020-2021备战高考化学一模试题分类汇编——铝及其化合物推断题综合及答案.docx

2020-2021 备战高考化学一模试题分类汇编铝及其化合物推断题综合及答案一、铝及其化合物1 工业上的许多反应工艺来源于实验室里的简单操作，比如用铝土矿(成分为氧化铝、氧化铁 )制取铝的过程如图：请回答下列问题：（1）写出铝土矿中加入NaOH 溶液的反应方程式_。（2）沉淀C 的化学式_，颜色为_，写出它的一种用途_。（3）操作I、操作II、操作III 的名称为_，这个过程用到的玻璃仪器有烧杯、_。（4）整个生产过程中，除可以循环使用的物质有_(写出3 种，填化学式)，用此法制取铝的副产品是_(写出2 种，填化学式)。（ 5）氧化铝熔点高，氯化铝熔点低，工业上为什么不用熔点较低的氯化铝而用熔点更高的氧化铝为原料电解制铝？ _。【答案】 Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2OFe2O3红棕色作颜料（或炼铁）过滤漏斗、玻璃棒 NaOH、 CaO、 CO2 Fe2O3、 O2 氯化铝是共价化合物，在熔融状态下以分子形式存在，不能导电，不能用于电解。氧化铝是离子化合物，熔融时能够电离而导电，因此电解铝用氧化铝而不用氯化铝【解析】【分析】铝土矿中含有氧化铝和氧化铁，向铝土矿中加入NaOH 溶液，发生反应Al23-2-O +2OH 2AlO+H O，氧化铁不溶，然后过滤，得到溶液B 为 NaOH、 NaAlO 混合溶液，沉淀C 为 Fe O ；2223向溶液 B 中通入 CO2，发生反应 2AlO2-22332-、 2OH-232-2+CO +3H O=2Al(OH) +CO+CO =CO+H O，然后过滤得到沉淀Al(OH)323CaO，发生反应和 Na CO 溶液，向溶液中加入Na CO +CaO+H O 2NaOH+CaCO，然后过滤，将 NaOH 循环利用；将Al(OH) 加热得到23233Al O，电解熔融Al O得到 Al，据此分析解答。2323【详解】(1)根据上面的分析，铝土矿中加入NaOH 溶液，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，反应的化学方程式为Al23222322O +2NaOH2NaAlO +H O，故答案为： Al O +2NaOH2NaAlO+H O；(2)根据上述分析，沉淀C 为 Fe2O3，氧化铁为红棕色粉末，俗称铁红，除了用于金属冶炼以外，还可用作顔料，故答案为：Fe2O3；红棕色、作颜料(或炼铁 )；(3)实现固体和液体的分离采用过滤法，操作、操作和操作都是过滤操作，过滤时需要制作过滤器的漏斗、固定仪器的铁架台、引流用的玻璃棒、承接滤液的烧杯，故答案为：过滤；漏斗、玻璃棒；(4)煅烧碳酸钙得到CaO 和 CO2， B 生成沉淀需要二氧化碳、碳酸钠转化为碳酸钙需要CaO，所以 CaO 和 CO2能循环利用，溶液E 中的氢氧化钠也能循环利用；根据流程图和上述分析，操作所得的Fe2O3 和电解熔融Al2O3 得到的 O2 为副产品，故答案为： NaOH、CaO 和 CO2； Fe2O3 和 O2；(5)氯化铝是共价化合物，在熔融状态下以分子形式存在，不能导电，不能用于电解。氧化铝是离子化合物，熔融时能够电离而导电，因此尽管氧化铝熔点高，氯化铝熔点低，工业上电解铝时选用氧化铝而不用氯化铝，故答案为：氯化铝是共价化合物，在熔融状态下以分子形式存在，不能导电，不能用于电解。氧化铝是离子化合物，熔融时能够电离而导电，因此电解铝用氧化铝而不用氯化铝。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 、Mg 2 、 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-、 AlO2- CO3 3H2O Al3NH42- Al(OH)3 3H =Al3、 Mg 2 、 NH4+ OH32O=NHH【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+、 Mg 2+、 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CO 2 ； bc 段沉淀部分溶液，确定为Al(OH)3和 H2SiO3，所以 oa 段转3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+3+2O；+3H =Al +3H（2）若 Y 为 NaOH，根据沉淀量的变化确定一定含有Al3+、 Mg 2+、 NH4+，结合图像 bc 段发生反应 :Al(OH)32 2H2O； oa 段发生反应： Al33OH3、 Mg2 2OH OH =AlO=Al(OH)24+-32=Mg(OH) ；ab 段发生反应NH+OH =NHH O。【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：看面：弄清纵、横坐标的含义。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。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 _反应 _反应 _【答案】 Na Al Fe FeCl+ Cl2=2FeCl32 Fe(OH)3 Cl22Na + 2H2O=2NaOH + H2 2FeCl2FeCl3+ 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；反应为 Na 与水反应生成NaOH 和 H2，则物质 D为 NaOH，气体为 H22，则金属 B 为 Al；黄绿色气体为2；金属 B 与 NaOH反应生成 HCl ，反应为 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2，G 为C 为 Fe， F 为 FeClFeCl ；3（1） A、 B、C、 F、H、乙的化学式依次为Na、Al、 Fe、 FeCl232、Fe(OH) 、 Cl 。（ 2）反应的化学方程式为 2Na+2H2O=2NaOH+H2；反应的化学方程式为 Cl2+2FeCl2=2FeCl3；反应的化学方程式为 FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3 +3NaCl。4 甲、乙、丙三种物质之间有如下转化关系：甲H2SO4乙NH 3H2O丙甲（1）若甲和丙都是不溶于水的白色固体物质，既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液。则甲是_（填化学式）。写出“乙NH 3 H2O丙 ”转化的离子方程式_ 。（2）若乙溶液中加入KSCN 溶液，有血红色出现，则乙溶液中含有的离子是_，甲的化学式为 _。【答案】 Al 2O 3 Al 33NH 3H 2O=Al(OH) 33NH 4Fe3Fe2O3【解析】【详解】（1）甲和丙都是不溶于水的白色固体物质，按信息知甲为Al 2O 3 、乙是硫酸铝，丙为Al(OH) 3 ，则乙与氨水反应的离子方程式为：Al 33NH 3 H 2O Al(OH) 33NH 4 ；（ 2）若乙溶液中加入 KSCN 溶液，有血红色出现，则乙为硫酸铁，其溶液中含有铁离子，氧化物甲与硫酸反应得到硫酸铁溶液，因此甲为氧化铁。【点睛】铝离子与氨水反应的离子方程式容易出错，同学往往错误地把离子方程式写错成Al 33OH -Al(OH) 3。5 某氧化铝样品中含有氧化铁和二氧化硅(一种酸性氧化物)杂质，现欲制取纯净的氧化铝，某同学设计如下的实验方案。回答下列问题：(1)在操作中要用到的玻璃仪器有_;(2)沉淀 C 的化学式是 _。滤液 B 中含有的溶质有_(写化学式 )；(3)步骤的离子方程式为_ 。【答案】烧杯、漏斗、玻璃棒SiO2NaAlO2、 NaCl、 NaOHAlO2-+CO2+2H2 O=HCO3-+Al(OH)3【解析】【分析】氧化铝样品中含有氧化铁和二氧化硅，加入过量盐酸氧化铝、氧化铁溶解生成氯化铝、氯化铁溶液，过滤得到沉淀C 为二氧化硅，滤液为氯化铁溶液和氯化铜溶液，加入过量氢氧化钠溶液生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液，过滤得到沉淀D 为 Fe(OH)3，滤液为NaAlO2，通入过量二氧化碳气体反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，过滤得到氢氧化铝沉淀，加热分解生成氧化铝。【详解】(1)步骤为过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；(2)沉淀 C 为不溶于盐酸的二氧化硅；氧化铝与过量盐酸反应生成氯化铝，氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，滤液A 中为氯化铝、氯化铁、盐酸，滤液A 中加入过量 NaOH，氯化铝与碱反应生成偏铝酸钠和氯化钠，氯化铁与碱反应生成氢氧化铁沉淀和氯化钠，盐酸与碱反应生成氯化钠，则滤液B 中有 NaAlO2、 NaCl、 NaOH；(3)步骤为二氧化碳和偏铝酸钠溶液的反应，离子方程式为：2-223-AlO +CO +2H O=HCO3+Al(OH) 。6 工业制取皮革加工中的鞣化剂硝酸铝，是用铝灰与烧碱、硝酸反应制得的。铝灰是铝、氧化铝和氧化铁的混合物。产品硝酸铝晶体为Al( NO3) 3 nH2O。已知偏铝酸盐能与一般的酸反应，如： NaAlO2+HNO3+H2ONaNO3+Al( OH) 3 生产流程如图：完成下列填空：（1）用氢氧化钠固体配制30%的氢氧化钠溶液，除烧杯、玻璃棒外还需（选填编号）_。A.B.C.D.说出流程中产生的滤渣的一种用途是_。制作一个过滤器需要_。流程中操作x 的名称是 _ 。（2）反应加入的硝酸必须适量，原因是_。反应加入的硝酸要稍过量，原因是_。（3）从反应所得的溶液制成产品的步骤依次为减压蒸发， _，过滤， _，低温烘干。（4）为测定所得的产品的纯度，质检人员称取产品 Wg，溶于水配成 500mL 溶液，从中取出 25. 00mL，加入过量已知浓度的氨水充分反应后，剩余的氨水用已知浓度的盐酸溶液进行测定。通过计算便可得出产品的纯度。上述过程属于定量实验。其中除配制一定物质的量浓度的溶液外，还有一个是_，该实验过程中要进行多次读数，读数的方法是读出与_的刻度值。任意写出一个该测定过程中所涉及的化学反应的离子方程式：_。【答案】 B作颜料（或炼铁）漏斗和滤纸过滤硝酸不足或过量，都会使铝元素损耗，而浪费原料、降低产量稍过量的硝酸可抑制硝酸铝水解，有利提取产品（冷却）结晶洗涤（晶体）（酸碱）中和滴定滴定管内壁上白底蓝线的粗细交界处相平3+3NH3234+NH32+ NH4+ H2Al+H OAl OH3NH或?H O H+O?( ) +【解析】【分析】铝灰用氢氧化钠溶液溶解，铝、氧化铝反应生成偏铝酸钠，氧化铁不反应，过滤后形成滤渣，滤液中含有偏铝酸钠和未反应的NaOH，加入硝酸中和未反应的氢氧化钠，并将偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，再过滤分离，氢氧化铝沉淀再用硝酸溶解，得到硝酸铝溶液，经过一系列操作得到硝酸铝晶体，结合溶液的配制和物质的性质分析解答。【详解】( 1) 用氢氧化钠固体配制30%的氢氧化钠溶液，需要用天平称量氢氧化钠，用量筒量取水的体积，在烧杯中溶解，并用玻璃棒搅拌，因此除烧杯、玻璃棒外还需要的仪器是量筒；流程中产生的滤渣是氧化铁，可以用作红色颜料，也可以用于炼铁；制作一个过滤器需要漏斗和滤纸；根据图示，流程中操作x 是分离溶液和沉淀，为过滤，故答案为：B；作颜料( 或炼铁) ；漏斗和滤纸；过滤；( 2) 硝酸属于强酸，可以溶解氢氧化铝沉淀，导致Al 元素损失，因此反应加入的硝酸必须适量；反应加入的硝酸要稍过量，因为硝酸铝会水解，稍过量的硝酸可抑制硝酸铝水解，有利提取产品，故答案为：硝酸不足或过量，都会使铝元素损耗，而浪费原料、降低产量；稍过量的硝酸可抑制硝酸铝水解，有利提取产品；( 3) 从反应所得溶液中得到硝酸铝晶体的步骤依次是：减压蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、低温烘干，故答案为：冷却结晶；洗涤；( 4) 常见的定量实验包括配制一定物质的量浓度的溶液外，还有一个是( 酸碱 ) 中和滴定；中和滴定实验过程中要进行多次读数，读数的方法是读出与滴定管内壁上白底蓝线的粗细交界处相平的刻度值，故答案为：( 酸碱 ) 中和滴定；滴定管内壁上白底蓝线的粗细交界处相平；称取产品Wg，溶于水配成500mL 溶液，从中取出25. 00mL，加入过量已知浓度的氨水，硝酸铝与氨水反应生成氢氧化铝沉淀和硝酸铵，充分反应后，剩余的氨水用已知浓度的盐酸溶液进行测定，氨水与盐酸反应生成氯化铵和水，测定过程中所涉及的化学反应的离子方程式有Al3+3+2+H2+3NH3 24 、 NH3=NH4O，故答案为：?H O=Al( OH) +3NH?H O+H3+3NH3 23+3NH4+或 NH32+=NH4+H2Al?HO=Al( OH)?H O+HO。7 在高温下，Al 与 Fe2O3 发生铝热反应后得到的固体混合物中主要含有Al2O3、Fe，还含有少量 Fe2 3。从该样品中固体混合物分离出2 32 3的流程如下：OAl O ，并回收Fe 和 Fe O已知： NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al（ OH） 3 + NaHCO3回答下列问题：（ 1）固体的成分是 _ 。溶液的溶质是 _。（2）加入过量 NaOH 溶液时，发生反应的离子方程式是_。（3）白色固体与NaOH 溶液反应的离子方程式是_。【答案】 Fe 和 Fe2O3 NaHCO3-Al2O3 + 2OH = 2AlO2 + H2O Al（ OH） 3 + OH = AlO2 + 2H2O【解析】【分析】固体混合物加过量NaOH 溶液得到溶液为NaAlO 2 和 NaOH 的混合溶液，固体为Fe 和Fe O ，溶液通过过量 CO 得到溶液为NaHCO 溶液，固体为Al（ OH）沉淀，以此23233答题。【详解】固体混合物加过量NaOH 溶液得到溶液为NaAlO 2 和 NaOH 的混合溶液，固体为Fe 和Fe O ，溶液通过过量 CO 得到溶液为NaHCO 溶液，固体为Al（ OH）沉淀， Al23233（OH）3 受热分解得到 Al2O3。（1）固体的成分是 Fe 和 Fe23323O；溶液的溶质NaHCO ，故答案为： Fe 和 Fe O ；NaHCO ；3（2）加入过量 NaOH 溶液时，发生反应的离子方程式是Al 2O3 + 2OH - = 2AlO 2- + H 2O ，故答案为： Al 2O3+ 2OH - = 2AlO 2- + H 2 O ；（3）白色固体为Al（ OH） 3 与 NaOH 溶液反应的离子方程式是Al （ OH）+ OH -= AlO- + 2H2O，故答案为：Al （ OH ）+ OH- = AlO - + 2H O。323228 我国某地粉煤灰中主要含有Al2 3，除此之外还含有2 32 3OGa O及少量 Fe O 、 CaO、 MgO 和SiO2 等物质。已知从粉煤灰中回收铝并提取镓的工艺流程如下所示：回答下列问题：（1）焙烧前，应将粉煤灰与纯碱粉末充分混合，其原因是_；混合焙烧时，Al2O3、Ga2O3 均发生类似于SiO2 的反应，试写出Ga2O3 在此过程中发生反应的化学方程式：_。（2）滤渣的成分是 _ ；含铝混合液中除了大量A13+之外，还有Fe3+和少量 Mg 2+，由混合液制取纯净Al( OH) 3 的实验方案是 _。（3）洗脱液中往往还有少量Fe3+，需要进一步分离。若使Fe3+恰好完全沉淀 c( Fe3+) = l -l05-l3+-l才会开始沉淀。（已知：mol L时， Ga浓度至少为_molLKsp Ga(OH)3=1.410-34，Ksp Fe(OH)3=4.010-38。）（4）电解过程中， Ga3+与 NaOH 溶液反应生成GaO2-， GaO2-在阴极放电，则电解方程式为_；电解过程中需要保持溶液为pH=11 以上的原因是_。Ga2O3+Na2CO3焙烧【答案】增大反应物接触面积，加快化学反应速率2NaGaO2+CO2H SiO 或 H SiO向混合液中加入过量NaOH，过滤，向滤液中通入足量CO ，再过滤23442-2-通电-+3.5 +2H2O = 4Ga+3O2+4OH10mol/L4GaO2抑制 GaO2 水解，并阻止H 在阴极放电降低电解效率【解析】【分析】混合焙烧时， Al2 32 322322、O、 Ga O、 SiO 与 Na CO 反应，生成可溶性盐NaAlO、 NaGaONa SiO ， CaO、MgO、Fe O不发生反应；将固体溶解，MgO、Fe O不溶于水， CaO 溶于232323水生成 Ca(OH)2，溶液中溶质为2222323Ca(OH) 、 NaAlO 、 NaGaO 、 Na SiO 、 Na CO ；加入盐酸后，溶液中溶质为FeCl3、MgCl2、CaCl2、 AlCl3、GaCl3、 NaCl，生成的硅酸不溶，滤渣为H2SiO3 或 H4SiO4，然后将滤液进行树脂吸附，得到含铝混合液和洗脱液，然后将洗脱液中的 Fe3+除去，最终通过电解GaO 2- 制备 Ga。【详解】（1）将粉煤灰与纯碱粉末充分混合，可以增大反应物接触面积，加快化学反应速率；SiO2与 Na2CO3 固体在加热条件下能够生成Na2SiO3、CO2，因此 Ga2O3 在此过程中发生反应的化焙烧学方程式为： Ga2O3+Na2CO32NaGaO2+CO2；（2）由上述分析可知，滤渣为： H2SiO3 或 H4SiO4； Al(OH)3 为两性氢氧化物，能溶于强碱溶液，而 Fe(OH)3 、 Mg(OH)2 不溶于强碱溶液，因此可将 Al 元素转化为偏铝酸盐，然后通入CO2 制取纯净的Al(OH)3，实验方案为：向混合液中加入过量NaOH，过滤，向滤液中通入足量 CO2，再过滤；3+-5-l时， c OH-K sp Fe OH 33 410（3）当 c(Fe )恰好为 l l0molL= 3110c Fe3385mol/L ，若此时 Ga3+恰好开始沉淀，则3KspGa OH 31.410 342mol/L ；c Ga3OH-=1038 mol/L=3.5 10c4110 5（4）电解过程中，GaO-2 中 Ga 元素从 +3 价降低至0 价，发生还原反应生成Ga，阳极为通电水失去电子生成氧气，电解总反应为：4GaO2- +2H2 O = 4Ga+3O2 +4OH- ； GaO2-属于弱酸阴离子，能够发生水解生成Ga(OH)3 ，会降低产率，若溶液酸度过高，则溶液中H+可能会发生还原反应生成H2，会降低阴极电解效率。9 一种高效无机水处理剂聚合氯化铝晶体的化学式为Al 2(OH)nCl6nxH2Om。它可通过调节 AlCl3 溶液的 pH，促进其水解而结晶析出。其制备原料主要是铝加工行业的废渣 铝灰，它主要含 Al2O3、 Al，还有 SiO2 等杂质。聚合氯化铝生产的工艺流程如下：（1）搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式为_ 。（2）生产过程中实验操作B、 D 的名称均为 _。（3）反应中副产品a 是 _，试剂 b 是 _。 (用化学式表示)（ 4）生产过程中可循环使用的物质是_(用化学式表示 )。（ 5）调节 pH4.0 4.5 的目的是 _ 。（ 6）为得到较纯净的晶体，生产过程中C 物质可选用 _。A氨水B NaAlOC NaOHD Al OE Al223【答案】 Al233 3H23 3H22O 6H =2AlO、 2Al 6H =2Al 过滤H HCl HCl 促进 AlCl3 水解，使晶体析出DE【解析】【分析】铝灰主要含 Al2O3、 Al，还有 SiO2 等，加水清洗掉其他可溶性杂质，因为B 后分离出二氧化硅，所以推出b 溶液为盐酸溶液，过量的盐酸将氧化铝和铝单质转化为氯化铝溶液，同时产生氢气，因为氯化氢易挥发，所以氢气中混有氯化氢，经水喷淋，得到气体a 为氢气，同时回收盐酸 b； B 为氯化铝溶液中混有不溶性的二氧化硅，通过过滤分离出二氧化硅，氯化铝溶液经浓缩后调节 pH，静置、过滤得到聚合氯化铝晶体。【详解】（1）由分析可知b 为盐酸溶液，将铝和氧化铝转化为氯化铝溶液，所以搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式为：Al3 3H3 3H2，故答案2 O3 6H =2Al2O、 2Al 6H=2Al为： Al2O3 6H=2Al3 3H2O、 2Al 6H=2Al 3 3H2；（ 2）由分析可知，生产过程中实验操作B、 D 的名称均为过滤，故答案为：过滤；（ 3）由分析可知， a 为氢气， b 为盐酸，故答案为： H2 ；HCl；（4）搅拌加热过程中需要加入盐酸，吸收气体过程中可回收挥发出的HCl，所以 HCl 可以循环使用，故答案为：HCl；（5）氯化铝水解呈酸性，所以调节pH 的目的是为了使氯化铝水解生成产品，故答案为：促进 AlCl3 水解，使晶体析出；（6）为得到较纯净的晶体，调节pH 的试剂不能引入新杂质，而过量的氨水、