高考化学压轴题专题复习铝及其化合物推断题的综合含详细答案.docx

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高考化学压轴题专题复习铝及其化合物推断题的综合含详细答案

2020-2021高考化学压轴题专题复习——铝及其化合物推断题的综合含详细答案

一、铝及其化合物

1．已知C、D、G、I为短周期元素形成的单质，D、G、I常温下为气态，且G为黄绿色；形成D的元素原子的最外层电子数是次外层的3倍；B的焰色反应呈紫色（透过蓝色钴玻璃）；K为红棕色粉末。

其转化关系如图。

请回答：

（1）工业上制C用A不用H的原因______________________。

（2）写出C与K反应的化学方程式_________________，该反应的反应物总能量___________（填“大于”或“小于”）生成物总能量。

（3）L是目前应用最广泛的金属，用碳棒作阳极，L作阴极，接通电源（短时间）电解E水溶液的化学方程式___________________。

（4）写出E物质的电子式___________________。

（5）J与H反应的离子方程式为________________________。

（6）写出G与熟石灰反应制取漂白粉的化学方程式_______________________。

【答案】氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电2Al+Fe2O3

Al2O3+2Fe大于2KCl+2H2O

2KOH+H2↑+Cl2↑

Al3++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

【解析】

【分析】

【详解】

形成D的元素的原子最外层电子数是次外层的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则D为O2；K为红棕色固体粉末，K为Fe2O3；由于电解A得到C与D，则C与K生成A的反应为铝热反应，故A为Al2O3，L为Fe，C为Al；黄绿色气体G为Cl2，与C反应得到H为AlCl3；B的焰色反应呈紫色（透过蓝色钴玻璃），B中含有K元素，B在催化剂、加热条件下反应生成氧气，则B为KClO3，E为KCl，电解KCl溶液生成KOH、H2和Cl2，过量的F与氯化铝反应得到J，则I为H2，F为KOH，J为KAlO2；

（1）H为AlCl3，氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电，故工业上制Al用氧化铝不用氯化铝，故答案为氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电；

（2）C与K反应的化学方程式为：

2Al+Fe2O3

Al2O3+2Fe，该反应为放热反应，故该反应的反应物总能量大于生成物总能量，故答案为2Al+Fe2O3

Al2O3+2Fe；大于；

（3）Fe是目前应用最广泛的金属，用碳棒作阳极，Fe作阴极，接通电源（短时间）电解KCl水溶液的化学方程式为：

2KCl+2H2O

2KOH+H2↑+Cl2↑，故答案为2KCl+2H2O

2KOH+H2↑+Cl2↑；

（4）E为KCl，KCl的电子式为

，故答案为

；

（5）J与H反应的离子方程式为：

Al3++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓，故答案为Al3++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓；

（6）G为Cl2，G与熟石灰反应制取漂白粉的化学方程式为2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，故答案为2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O。

【点晴】

本题考查无机推断等，特殊颜色及D的原子结构、转化关系中特殊反应等是推断突破口，是对元素化合物知识及学生综合能力的考查，需对基础知识全面掌握。

推断题中常见的特征反应现象有：

（1）焰色反应：

Na（黄色）、K（紫色）；

（2）使品红溶液褪色的气体：

SO2（加热后又恢复红色）、Cl2（加热后不恢复红色）；（3）白色沉淀Fe（OH）2置于空气中最终转变为红褐色[Fe（OH）3]（由白色→灰绿→红褐色）；（4）在空气中变为红棕色：

NO；（5）气体燃烧火焰呈苍白色：

H2在Cl2中燃烧；在空气中点燃呈蓝色：

CO、H2、CH4；（6）使湿润的红色石蕊试纸变蓝：

NH3；（7）空气中出现白烟：

NH3与酸性气态物质（或挥发性酸如盐酸、硝酸）反应等。

2．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。

3．A、B、C、D均为中学化学中常见的物质，它们之间转化关系如图（部分产物和条件已略去）,请回答下列问题：

（1）若A为CO2气体，D为NaOH溶液，则B的化学式为_________。

（2）若A为AlCl3溶液，D为NaOH溶液，则C的名称为_________。

（3）若A和D均为非金属单质，D为双原子分子，则由C直接生成A的基本反应类型为_________。

（4）若常温时A为气态氢化物，B为淡黄色固体单质，则A与C反应生成B的化学方程式为_________。

（5）若A为黄绿色气体，D为常见金属，则A与C溶液反应的离子方程式为_________。

下列试剂不能鉴别B溶液与C溶液的是_________（填字母编号）。

a．NaOH溶液b．盐酸c．KSCN溶液d．酸性KMnO4溶液

【答案】NaHCO3偏铝酸钠分解反应

b

【解析】

【分析】

【详解】

（1）若A为CO2与过量的D即NaOH反应，生成碳酸氢钠；碳酸氢钠溶液与NaOH反应可得到碳酸钠溶液；碳酸钠溶液又可以与CO2反应生成碳酸氢钠；所以B的化学式为NaHCO3；

（2）若A为AlCl3，其与少量的NaOH反应生成Al（OH）3沉淀，Al（OH）3继续与NaOH反应生成偏铝酸钠；偏铝酸钠溶液和氯化铝溶液又可以反应生成Al（OH）3；所以C的名称为偏铝酸钠；

（3）若A，D均为非金属单质，且D为双原子分子，那么推测可能为性质较为活泼的O2或Cl2，A则可能为P，S或N2等；进而，B，C为氧化物或氯化物，C生成单质A的反应则一定为分解反应；

（4）淡黄色的固体有过氧化钠，硫单质和溴化银；根据转化关系，推测B为S单质；那么A为H2S，C为SO2，B为氧气；所以相关的方程式为：

；

（5）A为黄绿色气体则为Cl2，根据转化关系可知，该金属元素一定是变价元素，即Fe；那么B为FeCl3，C为FeCl2；所以A与C反应的离子方程式为：

；

a．NaOH与Fe2+生成白色沉淀后，沉淀表面迅速变暗变绿最终变成红褐色，而与Fe3+直接生成红褐色沉淀，a项可以；

b．盐酸与Fe2+，Fe3+均无现象，b项不可以；

c．KSCN溶液遇到Fe3+会生成血红色物质，而与Fe2+无现象，c项可以；

d．Fe2+具有还原性会使高锰酸钾溶液褪色，Fe3+不会使高锰酸钾溶液褪色，d项可以；答案选b。

4．A、B、C、D、E、F、G、H为八种短周期主族元素，原子序数依次增大。

A、F的最外层电子数分别等于各自的电子层数，其中A的单质在常温下为气体。

C与B、H在元素周期表中处于相邻位置，这三种元素原子的最外层电子数之和为17。

D与F同周期。

G的单质常用作半导体材料。

请回答：

（1）C和H分别与A形成的简单化合物沸点较高的是________（填化学式），理由是_____________。

（2）C、E形成的简单离子半径大小：

r（C）______r（E）（填>、<或=）

（3）请写出F最高价氧化物对应的水化物在水溶液中的电离方程式______________。

（4）B与G形成的化合物常用于做耐高温材料，工业可用碳热还原法制取：

将G的氧化物与B的单质在1400℃条件下和足量的碳反应，请写出化学反应方程式_____________。

【答案】H2OH2O分子间存在氢键>H++AlO2-+H2O

Al（OH）3

Al3++3OH-3SiO2+6C+2N2

Si3N4+6CO

【解析】

【分析】

A、B、C、D、E、F、G、H为八种短周期主族元素，原子序数依次增大。

A、F的最外层电子数分别等于各自的电子层数，其中A的单质在常温下为气体，则A为H；G的单质常用作半导体材料，G为Si，结合原子序数可知F为Al；C与B、H在元素周期表中处于相邻位置，这三种元素原子的最外层电子数之和为17，17÷3=5…2，B为N、C为O、H为S，D与F同周期，位于第三周期，D为Na、E为Mg，以此来解答。

【详解】

由上述分析可知，A为H、B为N、C为O、D为Na、E为Mg、F为Al、G为Si、H为S。

（1）C和H分别与A形成的简单化合物分别是H2O、H2S，其中沸点较高的是H2O，原因是H2O分子间存在氢键，增加了分子之间的吸引力；

（2）O2-、Mg2+核外电子排布相同。

具有相同电子排布的离子中，原子序数大的离子半径小，则C、E形成的简单离子半径大小：

r（C）>r（E）；

（3）F最高价氧化物对应的水化物Al（OH）3是两性氢氧化物，在水溶液中存在酸式电离和碱式电离，电离方程式为H++AlO2-+H2O

Al（OH）3

Al3++3OH-；

（4）将G的氧化物与B的单质在1400℃条件下和足量的碳反应，其化学反应方程式为3SiO2+6C+2N2

Si3N4+6CO。

【点睛】

本题考查元素及化合物的推断及物质性质的方程式表示。

把握原子结构、元素的位置、质子数关系来推断元素为解答的关键，注意元素化合物知识的应用，题目侧重考查学生的分析与应用能力。

5．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。

6．

（1）实验室制氯气的尾气处理用_____溶液吸收，其化学反应方程式为_____。

（2）向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液，现象是先产生白色沉淀，其反应的离子方程式为_____，后白色沉淀又溶解消失，其反应的离子方程式为_____。

（3）在含有0.2mol的硫酸和0.2mol的硝酸的混合溶液200mL中，加入19.2g铜粉，产生的气体成分为_____（填NO或H2），你所选气体在标准状况下的体积为_____L

【答案】NaOH2NaOH+Cl2＝NaCl+NaClO+H2OAl3++3OH﹣＝Al（OH）3↓Al（OH）3+OH﹣＝AlO2﹣+2H2ONO3.36L

【解析】

【分析】

（1）实验室用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气；

（2）铝离子和氢氧根反应生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝为两性氢氧化物，溶解于强碱中；

（3）硫酸和硝酸都为稀酸，反应方程式为铜与稀硝酸反应。

【详解】

（1）实验室用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，防止污染空气；氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠、水，反应方程式为：

2NaOH+Cl2＝NaCl+NaClO+H2O，

故答案为：

NaOH；2NaOH+Cl2＝NaCl+NaClO+H2O；

（2）向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液，现象是先产生白色沉淀，是铝离子和氢氧根反应生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为：

Al3++3OH﹣＝Al（OH）3↓；后白色沉淀又溶解消失，是因为氢氧化铝为两性氢氧化物，溶解于强碱中，生成偏铝酸钠和水，离子方程式为：

Al（OH）3+OH﹣＝AlO2﹣+2H2O，

故答案为：

Al3++3OH﹣＝Al（OH）3↓；Al（OH）3+OH﹣＝AlO2﹣+2H2O；

（3）0.2mol的硫酸和0.2mol的硝酸的混合溶液200mL中，硫酸和硝酸都为稀酸，加入19.2g铜粉，且氢离子不足，完全反应，设n（NO）＝x，

x＝0.15mol，V（NO）＝n×Vm＝0.15×22.4＝3.36L，故答案为：

NO；3.36L。

7．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。

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．某Al2O3样品中含有一定量的Cu、Fe、Fe2O3杂质。

现通过下列生产过程，从该样品中提纯Al2O3，并回收铁红。

流程如下：

（1）操作①是_________，在实验室进行该操作需要的玻璃仪器有_________。

（2）白色固体②是_________，样品和试剂①反应的化学方程式是_________。

（3）固体①加入适量稀盐酸，可能发生的反应有：

_______（用化学方程式表达）。

（4）溶液③中铁元素的存在形式是_________，如何用实验证明：

____。

（5）溶液③中通入某气体，该气体可以是_________（任写一种的化学式），红褐色固体制得铁红的化学方程式是_________。

【答案】过滤烧杯、漏斗、玻璃