高考化学铝及其化合物推断题大题培优1Word下载.docx
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2Fe3++Fe=3Fe2+,故答案为:
将Fe3+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-+4H+=Al3++2H2O;
(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:
Al3++3NH3﹒H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,故答案为:
氨水;
Al3++3NH3﹒H2O=Al(OH)3↓+3NH4+。
2.工业上常采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·
7H2O),设计流程如图:
(1)溶解烧渣选用的足量的酸的名称是___。
(2)固体1的主要成分是___。
(3)加入药品X后,溶液1中主要反应的离子方程式为___。
(4)从溶液2得到FeSO4·
7H2O产品的过程中,须控制条件防止其氧化和分解,经过、___、___过滤等步骤得到晶体。
(5)有同学认为在溶液1中直接加NaOH至过量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·
7H2O,你认为这一方案___(填写“可行”或“不可行”)。
【答案】硫酸SiO2Fe+2Fe3+=3Fe2+蒸发浓缩冷却结晶不可行
硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)中加入足量稀硫酸,发生的反应有Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O,SiO2不溶于稀硫酸,然后过滤,得到的固体1成分为SiO2,滤液1中含有Fe2(SO4)3、H2SO4、Al2(SO4)3;
在滤液1中加入X,然后加入NaOH溶液并调节溶液的pH,得到固体2为Al(OH)3和溶液2,从溶液2中能得到FeSO4•7H2O晶体,说明溶液2中溶质为FeSO4,则X具有还原性,能将Fe3+还原为Fe2+,且不能引进新的杂质,则X为Fe,加入试剂X发生的离子反应有2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑,将溶液2蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到FeSO4•7H2O晶体,据此分析解答。
(1)根据最终产物为七水合硫酸亚铁可知溶解烧渣的酸为硫酸;
(2)固体1为不溶于硫酸的SiO2;
(3)试剂X为Fe,可还原铁离子,离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+;
(4)从溶液中得到晶体一般需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥;
(5)在溶液1中含有铁离子和铝离子,加过量的氢氧化钠,铝离子转化为偏铝酸根离子,铁离子与氢氧根离子结合生成氢氧化铁沉淀,所以最终得到的是硫酸铁而不是硫酸亚铁,所以不可行。
3.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+、Mg2+、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-、AlO2CO32-Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OAl3+、Mg2+、NH4+NH4++OH-=NH3·
H2O
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+、Mg2+、NH4+。
bc段沉淀部分溶液,确定为Al(OH)3和H2SiO3,所以oa段转化为沉淀的离子是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+3H+=Al3++3H2O;
(2)若Y为NaOH,根据沉淀量的变化确定一定含有Al3+、Mg2+、NH4+,结合图像bc段发生反应:
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;
oa段发生反应:
Al3++3OH-=Al(OH)3↓、Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓;
ab段发生反应NH4++OH-=NH3·
H2O。
【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:
①看面:
弄清纵、横坐标的含义。
②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。
③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.现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H,它们之间的相互转化关系如图所示
图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出
。
请根据以上信息完成下列各题:
(1)写出下列物质的化学式:
B_______、丙__________。
(2)写出黄绿色气体乙的一种用途___________,反应过程⑦可能观察到的实验现象是______。
对应的化学方程式是_______。
(3)反应③中的离子方程式是_________。
【答案】AlHCl杀菌消毒、强氧化剂、漂白白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
金属A颜色反应为黄色证明A为金属Na,Na与水反应生成气体甲为H2,D为NaOH;
金属B和氢氧化钠溶液反应产生H2,说明B为金属Al,黄绿色气体乙为Cl2,气体甲是H2,H2和Cl2反应生成丙为HCl,HCl溶于水得到的物质E为盐酸溶液,盐酸与金属C反应产生F溶液是金属氯化物,该氯化物与Cl2还可以反应产生G,G与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀H为Fe(OH)3,则G为FeCl3,推断物质F为FeCl2;
判断C为Fe,以此解答该题。
根据上述分析可知A是Na,B是Al,C为Fe,气体甲是H2,气体乙是Cl2,气体丙是HCl;
D是NaOH,E是盐酸,F是FeCl2,G是FeCl3,H是Fe(OH)3。
(1)根据上述分析可知,物质B是Al,丙是HCl;
(2)黄绿色气体乙是Cl2,该物质可以与水反应产生HCl和HClO,HClO具有强氧化性,可作氧化剂,氧化一些具有还原性的物质,也用于杀菌消毒或用于物质的漂白;
(3)FeCl2与NaOH溶液发生反应:
FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl,Fe(OH)2具有还原性,容易被溶解在溶液中的氧气氧化,发生反应:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,固体由白色迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,因此可观察到的实验现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色;
(4)反应③是Al与NaOH溶液发生反应产生NaAlO2和H2,反应的离子方程式为:
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。
本题是无机物推断,物质的颜色及转化关系中特殊反应是物质推断的突破口,再结合转化关系推断,需要学生熟练掌握元素化合物知识,试题培养了学生的分析能力及逻辑推理能力。
5.简要回答下列问题
(1)医疗上,常用胃舒平[主要成分Al(OH)3]来治疗胃酸(主要成分盐酸)过多,其理由是__________(用离子方程式表示)。
(2)生活中不能用铝制容器储存氢氧化钠溶液的原因是__________(用化学方程式表示)。
(3)工业制备漂白粉原理是__________(用化学方程式表示)。
(4)人们常用雕花玻璃装饰房间。
在玻璃上雕花时发生反应的化学方程式是__________。
(5)硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,向其中通入过量的CO2,会出现软而透明的凝胶胶体,其化学方程式是__________。
【答案】3H++Al(OH)3=Al3++3H2OAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;
2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2ONa2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3
玻璃的主要成分之一为二氧化硅,它是酸性氧化物,不能与硫酸、硝酸、盐酸等发生反应,但能与氢氟酸发生反应。
不过,二氧化硅与氢氟酸反应,表现的不是酸性氧化物的性质,是氢氟酸特有的性质。
(1)胃舒平中的Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应,生成氯化铝和水,其理由是3H++Al(OH)3=Al3++3H2O;
答案为:
3H++Al(OH)3=Al3++3H2O;
(2)生活中不能用铝制容器储存氢氧化钠溶液,因为铝表面的Al2O3与NaOH反应后,里面的Al与NaOH溶液继续反应,化学方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;
2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑;
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;
(3)工业上利用氯气与石灰乳反应生产漂白粉,反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;
2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;
(4)在玻璃上雕花是利用氢氟酸与玻璃中的SiO2发生复分解反应,反应的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O;
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O;
(5)向硅酸钠水溶液中通入过量的CO2,会出现软而透明的硅酸凝胶和NaHCO3,反应的化学方程式为Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3;
Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3。
“向硅酸钠水溶液中通入过量的CO2”,若不注意审题,我们很容易写成Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3,解题时,对关键词“过量”一定要引起高度重视。
6.把7.5g镁铝合金的粉末放入200ml4mol/L的盐酸中,往充分反应后的混合溶液中逐渐滴入一定物质的量浓度的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系如图所示。
(1)合金中镁的物质的量为_______。
(2)氢氧化钠的物质的量浓度为_______mol/L。
(3)V1=_______mL。
(4)写出该合金溶于足量NaOH溶液的化学方程式为_________。
【答案】0.2mol2450
镁铝合金与盐酸反应后溶液有铝离子、镁离子、以及剩余的氢离子;
加入氢氧化钠后氢氧化钠先于氢离子反应,此时无沉淀产生,之后镁、铝离子开始沉淀,发生反应
Al3++3OH-═Al(OH)3↓、
Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓,当沉淀达到最大值时溶液中的溶质只有NaCl,再继续滴加氢氧化钠,氢氧化铝沉淀开始溶解,发生反应Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O,据此进行解答。
(1)当滴加400mL氢氧化钠溶液时,沉淀达到最大值,此时溶液中的溶质为NaCl,根据元素守恒可知此时溶液中n(Cl-)=0.2L×
4mol/L=0.8mol,由电荷守恒可知n(Na+)=n(Cl-)=0.8mol,即400mL氢氧化钠溶液中n(Na+)=0.8mol,则其浓度c(NaOH)=
;
此时溶液中据图可知前50mL氢氧化钠溶液没有沉淀产生,即此时发生反应H++OH-=H2O,所以与镁铝合金反应后剩余的n(H+)=0.05L×
2mol/L=0.1mol,则与镁铝合金反应的n(H+)=0.8mol-0.1mol=0.7mol,设镁铝合金中镁的物质的量为xmol,铝的物质的量为ymol,则有24x+27y=7.5g,根据电子守恒(镁铝失去的电子都转移给氢离子)可得2x+3y=0.7,联立解得x=0.2mol,y=0.1mol,故答案为:
0.2mol;
(2)根据
(1)可知答案为:
2;
(3)400mL至V1mL发生反应Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O,根据
(1)可知镁铝合金中铝的物质的量为0.1mol,则生成氢氧化铝0.1mol,此段消耗n(OH-)=0.1mol,所以消耗的氢氧化钠体积V=
,即50mL,所以V1=400+50=450,故答案为:
450;
(4)该合金中铝单质可以与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,故答案为:
解决本题的关键是理解沉淀达到最大值时溶液中的成分,之后再利用元素守恒、电子守恒等解决问题。
7.用方铅矿(主要为PbS)和软锰矿(主要为MnO2,还有少量Al2O3等杂质)制备PbSO4和Mn3O4的工艺流程:
已知:
(1)PbS+MnO2+4H+=Mn2++Pb2++S+2H2O
(2)PbCl2(s)+2Cl-(aq)=PbCl42-(aq)△H>
0
(1)80℃用盐酸处理两种矿石,为加快酸浸速率,还可采用的方法是_______________(任写一种)。
(2)向酸浸液中加入饱和食盐水的目的是________________________________;
加入物质X可用于调节酸浸液的pH值,物质X可以是_______________
A.MnCO3B.NaOHC.ZnOD.PbO
(3)滤渣中含有金属杂质形成的化合物,其成分为________________(写化学式)。
(4)向滤液2中通入NH3和O2发生反应,写出总反应的离子方程式:
___________________
【答案】粉碎矿石、搅拌、适当增加盐酸浓度等增大PbCl2的溶解度ADAl(OH)3
方铅矿精矿(主要成分PbS)和软锰矿(主要成分MnO2,含有Al2O3等杂质)中加入稀盐酸并加热至80℃,发生的反应有:
MnO2+PbS+4HCl=MnCl2+PbCl2+S+2H2O、Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,向酸浸溶液中加入NaCl溶液、X,调节溶液的pH,使Al3+转化为沉淀,要除去Al3+需要加入能与H+反应且不能引进新的杂质,然后过滤得到氢氧化铝沉淀和滤液,将滤液1分离得到PbCl2晶体和滤液2,向滤液2中通入氨气、氧气,锰离子被氧化生成Mn3O4,过滤得到Mn3O4和滤液,以此解答。
(1)采取粉碎矿石或搅拌或适当增加盐酸浓度等措施均能加快酸浸速率;
(2)由反应
可知,向酸浸液中加入饱和食盐水,通过增大Cl−浓度可促进PbCl2的溶解;
加入物质X调节溶液的pH,使Al3+转化为沉淀,同时不引入新的杂质,结合滤液1中含有Mn2+和Pb2+,可选择MnCO3和PbO调节溶液pH,而NaOH和ZnO调节pH时会引进杂质离子,即答案选AD;
(3)酸浸液中加入MnCO3或PbO调节溶液pH,促进溶液中Al3+完全转化为Al(OH)3沉淀,滤渣中含有金属杂质形成的化合物,其成分为Al(OH)3;
(4)滤液2中含有Mn2+,通入NH3和O2生成Mn3O4,Mn元素化合价从+2价升高至
价,O2中O元素化合价从0价降低至-2价,根据化合价升降守恒、电荷守恒以及原子守恒可知发生反应的离子方程式为:
调节溶液的pH,常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀,调节pH所需的物质一般应满足两点:
①能与H+反应,使溶液pH增大;
②不引入新杂质;
例如:
若要除去Cu2+中混有的Fe3+,可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH,不可加入NaOH溶液、氨水等。
8.铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有SiO2(不溶于水和酸)、Fe2O3)是工业上制备氧化铝的主要原料。
工业上提取氧化铝的工艺流程如下:
(1)沉淀A、B的成分分别是__________、__________;
步骤②中的试剂a是__________
;
(以上均填化学式)
(2)试写出步骤③中发生反应的离子方式__________、__________
【答案】SiO2Fe(OH)3NaOH溶液CO2+OH-=HCO3-CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
铝土矿中加入过量试剂盐酸,然后过滤得到沉淀A为SiO2,滤液甲中加入过量NaOH溶液过滤后得到沉淀B和滤液乙,滤液甲中溶质为氯化铝和氯化铁、HCl,沉淀B为Fe(OH)3,滤液乙中含有NaAlO2和NaOH、NaCl,向滤液乙中通入过滤二氧化碳得到滤液碳酸氢钠溶液,沉淀C为Al(OH)3,加热氢氧化铝得到氧化铝,以此解答该题。
(1)由以上分析可知A为SiO2,沉淀B为Fe(OH)3,滤液甲中含有Al3+、Fe3+、H+等,应加入氢氧化钠,除去铁离子,将铝离子转化为AlO2-,步骤②中的试剂a是NaOH溶液;
(2)步骤③中与OH-反应生成碳酸氢根离子:
CO2+OH-=HCO3-,偏铝酸钠溶液与二氧化碳反应,生成氢氧化铝和碳酸氢钠,离子反应为:
CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。
把握流程中物质的性质、发生的反应、混合物分离方法为解答的关键,侧重分析、推断及实验能力的综合考查。
离子方程式的书写是解答的易错点,注意二氧化碳是过量的。
9.工业上用铝土矿(主要成分为
,还含有杂质
和
)提取氧化铝并冶炼
的操作过程如下:
(1)滤渣A是______,滤渣B是__________。
(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称是____________。
(3)生成滤渣C的离子方程式为___________________________________________。
(4)取100mL滤液B,加入200mL1.0
的盐酸时,沉淀量达到最大且质量为11.7g。
则滤液B中
________,
_______
【答案】
(或氢氧化铁)过滤
6.0
铝土矿中加入过量稀硫酸,二氧化硅不与稀硫酸反应形成滤渣A,氧化铁、氧化铝与稀硫酸反应生成铝离子、铁离子,滤液A中有铝离子、铁离子;
滤液A中加入过量的氢氧化钠溶液生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠。
根据固体D电解生成铝,推知D为氧化铝,C为氢氧化铝。
偏铝酸钠与过量的X生成氢氧化铝,推知X为二氧化碳。
(1)铝土矿中的二氧化硅与稀硫酸不反应,则滤渣A是
(或二氧化硅);
滤液A中含有铝离子、铁离子,加入过量的氢氧化钠,则滤渣B是
(或氢氧化铁)。
(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ后分为滤渣和滤液,故名称均是过滤。
(3)由于二氧化碳是过量的,则生成滤渣C的离子方程式为
(4)取100mL滤液B,加入200mL
的盐酸时,沉淀量达到最大且质量为11.7g,即氢氧化铝是11.7g,其物质的量是
,根据铝原子守恒可知,滤液B中
根据方程式
可知
消耗氢氧化钠0.6mol,又因为氢氧化钠还会与硫酸等反应,因此最终滤液B中
的浓度大于
10.轻质碳酸钙是一种广泛应用的工业填料,主要用于塑料、造纸、橡胶和涂料等。
工业上以磷石膏(主要成分为CaSO4,杂质主要是SiO2、FeO、Fe2O3、Al2O3等)为原料制备轻质碳酸钙。
已知碳酸钙的溶解度比硫酸钙的溶解度小,在一定温度下,钙离子开始沉淀的pH值为12.3,氢氧化铝开始溶解的pH值为12.0,其他金属离子形成氢氧化物沉淀的相关pH的范围如下:
金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Fe3+
1.5
2.8
Fe2+
5.5
8.3
Al3+
3.0
4.7
制备流程如图:
请问答:
(1)以下说法正确的是__。
A.溶解的过程中,可以用盐酸代替硝酸
B.滤渣1的主要成分是SiO2,滤渣2的上要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3
C.转