《高考化学培优易错难题(含解析)之铝及其化合物推断题及答案解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学培优易错难题(含解析)之铝及其化合物推断题及答案解析.docx（27页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、高考化学培优易错 难题 ( 含解析 ) 之铝及其化合物推断题及答案解析一、铝及其化合物1 .某化工厂以铬铁矿 (主要成分为 FeO 和 Cr2O3，含有 Al2O3、 SiO2 等杂质 )为主要原料生产化工原料红矾钠 (主要成分 Na2Cr2 O72H2 O)，工艺流程如图：i.常温， NaBiO3 不溶于水，有强氧化性，碱性条件下，能将Cr3+转化为 CrO4 2-。ii.常温时，部分金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH 值（1）步骤提高酸溶速率的措施_(任填一条即可 )。固体 A 的成分是 _。（2）步骤需加氢氧化钠溶液调节pH，调节 pH 范围为 _，目的是 _。（ 3）写出反应的离子方程
2、式 _。（ 4）将溶液 H 经过 _即得红矾钠粗晶体。.经该工厂的工业废水中含-3-12-，其毒性较大。该化工厂的科研人员1.00 10mol L的 Cr2O7为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料Cr0.5 1.54+3、 +2），又FeFeO （ Fe 的化合价依次为设计了如下工艺流程：（5）第步反应的离子方程式是 _。（6）常温时，如忽略步骤所加FeSO47H2O 所引起的溶液体积变化，依据上表数据，则步骤加入 NaOH 溶液调节溶液的pH 至 9 时，溶液中 Cr3+的浓度为 _mol/L（101/2 3.）2。（7）欲使 1L 该废水中的 Cr2 72-完全转化为 Cr0.51.544
3、2OFeFeO 。理论上需要加入FeSO7HO 的质量为 _g(已知 FeSO47H2O 的摩尔质量为 278g/mol) 。【答案】加热 / 搅拌 / 粉碎 / 适当提高稀硫酸的浓度(任写一条 ) SiO24.9 pH 5.5使Fe3+、 Al3+均完全转化为Fe(OH)3 和 Al(OH)3 沉淀而除去3NaBiO3 + 2Cr3+ +7OH + H2O =2 72-3+蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥2 72-2+2Cr O+ 3Bi(OH) +3NaCr O+ 6Fe +14H =3+3+26.4-142Cr + 6Fe +7H O 102.78【解析】【分析】铬铁矿中的FeO、Cr2
4、O3 和 Al2 O3 均能溶于硫酸，SiO2 不溶，过滤，向滤液中加入双氧水，氧化亚铁离子，步骤的目的是使Fe3+、 Al3+沉淀，过滤，向滤液中加入NaBiO3、 NaOH，能将 Cr3+转化为 Cr2O72- ，过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥得到Na2Cr2O72H2 O。【详解】加热、搅拌、粉碎、适当提高稀硫酸的浓度均可加快化学反应速率，任答一种即可。按照元素化合物知识，铬铁矿中的FeO、 Cr2O3 和 Al2O3 均能溶于硫酸，SiO2 不溶，故第步得到的固体 A 为 SiO2；故答案为：加热/ 搅拌 / 粉碎 / 适当提高稀硫酸的浓度(任写一条 )；SiO 。2步骤
5、的目的是使Fe3+、 Al3+均完全转化为Fe(OH)3和 Al(OH)3沉淀而除去，但不能使Cr3+沉淀，故需要调节的pH 范围为 4.9pH 5.5，故答案为： 4.9 pH5.5；使 Fe3+、 Al3+均完全转化为 Fe(OH)3 和 Al(OH)3沉淀而除去。常温下， NaBiO3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下，能将3+转化为 Cr2 72- ，则反CrO应的离子方程式为3NaBiO33+227 2-3+；故答案为：+ 2Cr +7OH + H O = 2Cr O+ 3Bi(OH) +3Na3+2-+3NaBiO + 2Cr +7OH+ H O = 2Cr O7+ 3Bi(OH)
6、 +3Na。3223溶液 H 得红矾钠粗晶体需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥；故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥。Cr2-有强氧化性， FeSO2+有一定的还原性，在酸性条件下将Fe2+氧化为2 O747H2O 中 FeFe3+，自身被还原为Cr3+，根据元素守恒及所处环境可知，还有水生成，反应离子方程式为2-2+3+3+2-2+3+Cr2O7+ 6Fe +14H= 2Cr+ 6Fe +7H2O；故答案为： Cr2O7+ 6Fe +14H = 2Cr +6Fe3+7H2O。常温时，如忽略步骤所加 FeSO47H2O 所引起的溶液体积变化，依据上表数据得到Cr3+开始沉淀时 pH
7、=5.5，即 c(OH)K w110 14110 8.5 molL 1，则c(H )110 5.5Ksp CrOH 3c(Cr 3) c3 (OH)0.0012 (1 10 8.5 ) 36.410 29，步骤 加入NaOH 溶液调节溶液的K w110pH 至 9 时， c(OH )110c(H )1491 10 5 mol L 1 ，则溶液中 Cr3+的浓度为KspCrOH 3c(Cr 3) c3 (OH ) c(Cr 3)(110 5 )36.410 29 ，c(Cr3)6.4 1014molL1；故答案为； 6.4-14-1。 10 mol L欲使 1L 该废水中 n(Cr272-3Cr
8、 原子、 Fe原子守恒，可得2 72- O)=1 10 mol ，根据Cr O4CrFeFeO 10FeSO 7H O，因此理论上 n(FeSO 7H O)=10n(Cr O2-)=10-3 1 10mol0.51.54424227=0.01mol ，所以质量 m(FeSO4 7H2O) = 0.01mol-12.78g。 278 g?mol=2.78g；故答案为2 铝、铁、硅的单质及化合物在工业生产中具有广泛应用，工业上常用某矿石(主要成分有 Al2O3、 Fe2O3、FeO、 SiO2 等 )来制备绿矾 (FeSO47H2O)和氧化铝，其工艺流程如图：回答下列问题：（ 1）滤渣 1 的成分
9、是 _，举例说明滤渣 2 的用途 _。（ 2）用离子方程式表示溶液 A 加入过量铁粉的目的是 _。（ 3）写出由滤液 1 生成滤液 2 的离子方程式 _。（4）过程 1、2、 3 均涉及分离操作，所需玻璃仪器有_。（5）由溶液 B 得到绿矾的具体操作为_、过滤、洗涤和干燥。（6）过程 3需要加入的试剂A 是 _，写出此过程的离子方程式_。【答案】 Fe2O3、 FeO制备硅胶，作干燥剂3+2+-+3+将 Fe 全部还原为FeAlO2 +4H= Al +2H2O漏斗、烧杯和玻璃棒蒸发氨水Al3+3234+3NHHO= Al(OH) +3NH【解析】【分析】Al O 属于两性氧化物，Fe O 、
10、FeO 都是碱性氧化物，SiO 属于酸性氧化物，因此，矿石中23232的 Al2 32231 的成分是O和 SiO 能溶于氢氧化钠溶液，Fe O 、 FeO 溶于氢氧化钠溶液，滤渣232232-转化为 Al3+，Fe O 、 FeO；滤液1 中的溶质有 NaAlO 和 Na SiO ，加入过量盐酸后，AlO32-转化为 H23的白色胶状沉淀，滤液2 的主要溶质是3，滤渣2 的成分是23SiOSiOAlClH SiO，可用于制备硅胶，作干燥剂；过程3的作用是将溶液中的Al3+转化为 Al(OH)3 沉淀，应加入碱溶液； Fe2324 34O 、 FeO 都能溶于稀硫酸，分别得到Fe (SO )和
11、 FeSO，溶液 A 的溶质有Fe2 (SO4)3 和 FeSO4，加入过量铁粉，将3+全部还原为 Fe2+，溶液 B 为FeSO。Fe4【详解】(1)由分析可知滤渣 1 的成分是 Fe2O3、 FeO；滤渣 2 的成分是 H2 SiO3，可用于制备硅胶，作干燥剂，故答案为： Fe2O3、 FeO；制备硅胶，作干燥剂；(2) Fe O 、 FeO 都能溶于稀硫酸，分别得到Fe (SO )和 FeSO，溶液 A 的溶质有 Fe (SO )和23243424 3FeSO4，加入过量铁粉，将3+2+3+2+Fe 全部还原为Fe，反应的离子方程式为： 2 Fe +Fe=3 Fe ，故答案为：将 Fe3
12、+全部还原为 Fe2+；(3)由滤液 1 生成滤液2的过程为 AlO2-转化为 Al3+，离子方程式为：AlO2-+4H+= Al3+2H2O，故答案为： AlO2-+3+2+4H= Al+2H O；(4)过程 1、2、 3 均涉及到的分离操作是过滤，所需玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒，故答案为：漏斗、烧杯和玻璃棒；(5)溶液 B 得到绿矾的具体操作为蒸发、过滤、洗涤和干燥，故答案为：蒸发；(6)过程 3的作用是将溶液中的Al3+转化为 Al(OH)3 沉淀，应加入碱溶液，由于Al(OH)3能溶于强碱溶液，但不能溶于氨水，所以试剂A 是氨水，所发生反应的离子方程式为：3+3234+，故答案为：氨
13、水； Al3+3234+。Al+3NH H O= Al(OH) +3NH+3NHH O= Al(OH) +3NH3 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
14、是_， ab 段反应的离子方程式为_ 。【答案】 SiO32-、 AlO2-32-33 3H23 、 Mg 2 、 NH4+4+ OHCOAl(OH) 3H =AlOAlNH32O=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
15、； 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)32H232 OH2 O； oa 段发生反应： Al3 3OH、 Mg 2OH=AlO=Al(OH)+-=M
16、g(OH)2；ab 段发生反应NH4 +OH =NH3H2O。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。4 表是元素周期表的一部分，针对表中的-元素按要求回答下列问题：IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA0 族234（ 1）在 -元素中，化学性质最不活泼的元素是 _（填元素符号），
17、化学性质最活泼的金属元素是 _（填元素符号）。（2）在最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的化合物的化学式是_，碱性最强的化合物的化学式是_。（3）氧化物属于两性氧化物的元素是_（填元素符号），写出该元素的最高价氧化物与NaOH 溶液反应的离子方程式_（ 4）比较元素的气态氢化物的稳定性： _；最高价氧化物对应水化物的酸性强弱： _。（5）的最高价氧化物与烧碱溶液反应的化学方程式为_【答案】 Ar K HClOKOH-+ H2O SiO2 + 2NaOH = Na2SiO34Al AlO23 + 2OH = 2AlO2+ H2O【解析】【分析】稀有气体性质稳定，除稀有气体同周期从左往右，同主族从
18、下至上，非金属性增强。非金属性越强，单质越活泼，越易与氢气化合，生成的气态氢化物越稳定，对应的最高价氧化物的水化物酸性越强。同周期从右往左，同主族从上至下，金属性逐渐增强。金属性越强，单质越活泼，遇水或酸反应越剧烈，最高价氧化物对应水化物的碱性越强。【详解】（ 1）根据分析 -元素中，化学性质最不活泼的元素是 Ar，化学性质最活泼的金属元素是 K；（ 2）根据分析， -元素中 Cl 非金属性最强，故在最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的化合物的化学式是HClO4， K 金属性最强，碱性最强的化合物的化学式是KOH；（3）铝、氧化铝、氢氧化率均属于两性物质，则氧化物属于两性氧化物的元素是Al，该
19、-元素的氧化物与 NaOH 溶液反应的离子方程式 Al2O3 + 2OH = 2AlO2 + H2O；（4）非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，氧的非金属较强，故水比氨气稳定，；（5）硅的最高价氧化物SiO2 与烧碱溶液反应的化学方程式为：SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2O。【点睛】非金属性的应用中，需要注意非金属性与气态氢化物的稳定呈正比，与氢化物的还原性呈反比，而简单氢化物的沸点需要对比氢键和范德华力，是物理性质。5 铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含 SiO2 和 Fe2O3 等杂质 )为原料制备铝的一种工艺流程如图：注： SiO2 在 “碱溶
20、”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)Al 的原子结构示意图为_； Al 与 NaOH 溶液反应的离子方程式为_。(2)碱“溶 ”时生成偏铝酸钠的离子方程式为 _。(3)电“解 ”是电解熔融 Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。(4)电“解 ”是电解 Na CO 溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_，阴极产23生的物质 A 的化学式为_。【答案】2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O石墨电极被阳极上产生的氧气氧化4CO2-3+2H2O-4e =4HCO3 +O2 H2【解析】【分析】以铝土矿（主要成分为Al2322 3等杂质）为原
21、料制备铝，由流程可知，加O，含 SiO和 Fe ONaOH 溶解时 FeO 不反应，由信息可知 SiO 在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，过滤得到232的滤渣为 Fe2 O3、铝硅酸钠，碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al（ OH） 3，过滤 II 得到 Al（OH）3，灼烧生成氧化铝，电解I 为电解氧化铝生成Al 和氧气，电解 II 为电解 Na2CO3 溶液，结合图可知，阳极上碳酸根离子失去电子生成碳酸氢根离子和氧气，阴极上氢离子得到电子生成氢气；据以上分析解答。【详解】(1) A1 原子的核电荷数为13，原子结构示意图为； A1 与 NaOH 溶液反应的离子方-程式为： 2Al+2H2O+2OH
22、 =2AlO2 +3H2；(2) “碱溶”时氧化铝与碱反应生成偏铝酸钠，离子方程式为：-+H2O；Al2O3+2OH =2AlO2(3) “电解 ”是电解熔融 Al2O3 得到氧气和铝；电解过程中作阳极的石墨易消耗，是因为阳极生成的氧气与阳极材料碳反应，不断被消耗；(4) 由图可知，阳极区水失去电子生成氧气，剩余的氢离子结合碳酸根生成碳酸氢根，电极方程式为 4CO3 2-+2H2O-4e- 4HCO3-+O2，阴极上氢离子得到电子生成氢气，则阴极产生的物质 A 的化学式为 H2。6 碱式氯化铜 CuxOHy z2（ClmH O 是重要的农药、医药中间体，还可用作木材防腐）剂、饲料添加剂等研究小
23、组在实验室用某厂废铜渣（主要成分为Cu、 CuO，含少量Fe O 、 Ni、 Al O ）制备碱式氯化铜的流程如下，回答下列问题：3423（ 1）“研磨”的目的为 _。（ 2）“碱溶”的目的为 _。（3）“酸溶”时生成Fe3 反应的离子方程式为 _；生成的Fe3 对 Cu 发生的氧化反应的催化原理如上图所示。N 代表的物质为 _（填化学式或离子符号）。（4）“酸溶”时温度不能过高的理由为_。（5）若滤液2 中 c（ Fe3 ） 4 10 8mol / L， pH 4，则 Ksp FeOH3 （）_。（6）为测定Cux（ OH） yClz mH2O 的组成，进行如下操作：取样品23. 25 g，
24、用适量酸溶解后配成100mL 溶液；取10. 00 mL 溶液加入足量 AgNO3 溶液，生成1. 435 g 沉淀；另取 10. 00mL 溶液，用1. 000 mol/ L 的 EDTA 标准液滴定Cu2 （ Cu2与 EDTA 以物质的量之比11反应），滴定至终点时消耗标准液体积为20.00 mL。溶解样品所用酸的化学式为_；最终确定该样品的化学式为_。【答案】加快反应速率，使反应更充分将氧化铝转化为偏铝酸钠而分离除去4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3+18H2OFe2+或 FeCl2温度过高，盐酸挥发程度增大，空气溶解度减小，导致反应速率降低，酸溶不充分4 10- 38HNO3C
25、u2( OH) 3Cl?H2O【解析】【分析】由图可知，废铜渣加快反应速率，通入( 主要成分 CO 除去Cu、 CuO，含少量Fe3O4 、 Ni、A12 O3) 研磨可增大接触面积，Ni 元素，加 NaOH 分离出的滤液1 中含偏铝酸钠和NaOH，滤渣1 含Cu、 CuO、 Fe3O4，加盐酸、空气溶解后得到含铜离子、铁离子的溶液，调节pH，过滤分离出的滤渣2 为Fe( OH) 3，滤液2 中加石灰乳可制备碱式氯化铜Cux( OH) yClz?mH2O，滤液 3 中含氯化钙，据此分析解答。【详解】( l) “研磨”可增大反应物的接触面积，加快反应速率，使反应更充分，故答案为：加快反应速率，使
26、反应更充分；( 2) “碱溶”的目的是将氧化铝转化为偏铝酸钠分离除去，故答案为：将氧化铝转化为偏铝酸钠分离除去；3+4Fe3O4+O2+3+3+( 3) “酸溶”时生成 Fe 反应的离子方程式为+36H =12Fe +18H2O；生成的 Fe对Cu 发生的氧化反应的催化原理图中，Cu 失去电子，则Fe 得到电子转化为N 的化学式为2 +或 FeCl+=12Fe3+18H2+或 FeClFe2 ，故答案为： 4Fe3O4+O2+36H2 O； Fe2；( 4) “酸溶”时温度不能过高，因为温度过高，盐酸挥发程度增大，空气的溶解度减小，会导致反应速率降低，酸溶不充分，故答案为：温度过高，盐酸挥发程
27、度增大，空气的溶解度减小，导致反应速率降低，酸溶不充分；52c3+410- 8- 810- 103410-()若滤液中(Fe)=molL pH 4Ksp Fe OH 3=4 10 () = /，= ，则()38410- 38，故答案为：；(6) 后续实验需要加入AgNO3溶液，因此溶解样品所用酸为HNO3，加入足量 AgNO3 溶液可检验 Cl- ，故答案为： HNO3；n( Cl- )=1.435 g 100mL =0. 1mol ， n( Cu2+)= 0. 02L1mol / L 100mL=0 . 2mol ，143.5g / mol10mL10mL由电荷守恒可知 n( OH- )=
28、2n( Cu2+)- n( Cl- )= 0. 2mol 2- 0. 1mol=0. 3mol ， m( Cl-)= 0. 1mol 35. 5 g?mol- 1=3. 552+)= 0. 2mol 64 g?mol- 1-g， m( Cu=12. 8g， m( OH)= 0. 3mol 17g/ mol =5.23.25g3.55g12.8g5.1g=0. 1mol ，则1 g， n( H2O)=18g / mol2 +) n ( OH- ) n( Cl- ) n( H2O 231 1x y z m n Cu = ()= ，即化学式为Cu ( OH) Cl?H O，故答案为： Cu ( OH
29、)Cl?H O。2322327 钴元素由于其良好的物理化学性质，被广泛应用于生产生活中。从含钴废料(含CoO、Co2O3、单质 Al、 Li 等 )中制取粗CoCl26H2O 的流程如下所示。请回答下列问题：(1)步骤 I 中主要发生的化学反应方程式为_。(2)已知 Co O 具有强氧化性，若步骤II 中浸出剂为盐酸，造成的后果是_。23(3)步骤 中的目的是除去Al3+，写出该步反应的离子方程式 _ 。(4)若在实验室煅烧 CoCO ，所需的硅酸盐质仪器除酒精灯和玻璃棒外，还有_、3_(填仪器名称 )。(5)操作是在 HCl 氛围中进行的，其步骤是_、 _、过滤、洗涤、干燥。洗涤过程中可以用工业酒精代替水，其优点是_。(6)某同学用标准硝酸银溶液滴定未知浓度的CoCl 溶液，下列可作为指示剂的是_(填选2项，忽略亚钴离子的颜色干扰)AKClB KSCN C K CrOD K S242已知几种物质在 20 时的颜色及 Ksp 值如下表化学式AgClAgSCNAg2S24Ag CrO