高考化学 铝及其化合物推断题 培优练习含答案及详细答案.docx

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高考化学铝及其化合物推断题培优练习含答案及详细答案

2020-2021高考化学铝及其化合物推断题培优练习（含答案）及详细答案

一、铝及其化合物

1．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

【解析】

【分析】

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。

【详解】

（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。

2．有A、B、C、D、E五种短周期元素，已知相邻的A、B、C、D四种元素原子核外共有56个电子，在周期表中的位置如图所示。

E的单质可与酸反应，1molE单质与足量酸作用，在标准状况下能产生33.6LH2；E的阳离子与A的阴离子核外电子层结构完全相同，回答下列问题：

（1）五种元素的名称：

A________，B________，C________，D________，E________。

（2）画出C原子、A离子的结构示意图：

__________________、__________________。

（3）B单质在D单质中燃烧，反应现象是_______________________，生成物的化学式为_____________________。

（4）A与E形成化合物的化学式为______________，它的性质决定了它在物质的分类中应属于__________________。

（5）向D与E形成的化合物的水溶液中滴入烧碱溶液直至无明显现象发生时，观察到的现象是先有白色胶状沉淀产生并逐渐增多，随NaOH加入又逐渐溶解最终澄清，请写出有关反应的离子方程式为_______________________、___________________________________________。

【答案】氧磷硫氯铝

白色烟雾PCl3、PCl5Al2O3两性氧化物Al3＋＋3OH－=Al（OH）3↓Al（OH）3＋OH－=AlO2-＋2H2O

【解析】

【分析】

A、B、C、D、E五种短周期元素，由位置图可知，A在第二周期，B、C、D处于第三周期，设C的质子数为x，则A的质子数为x-8，B的质子数为x-1，D的质子数为x+1，A、B、C、D四种元素原子核外共有56个电子，则x+（x-8）+（x-1）+（x+1）=56，解得x=16，即A为O，B为P，C为S，D为Cl；1molE单质与足量酸作用，在标准状况下能产生33.6LH2，设E的化合价为y，根据电子转移守恒：

1mol×y=

×2×1，解得y=3，E的阳离子与A的阴离子核外电子层结构完全相同，则E为Al，据此解答。

【详解】

（1）由上述分析，可知A为氧、B为磷、C为硫、D为氯、E为铝；

（2）C为硫，S原子核外有16个电子，三个电子层，各层电子数为2、8、6，原子结构示意图为：

；A为氧，O2-离子核外电子数为10，有2个电子层，各层电子数为2、8，离子结构示意图为：

；

（3）磷单质在氯气中燃烧三氯化磷和五氯化磷，生成物的化学式为：

PCl3是液体、PCl5是固体，反应现象是：

有白色烟雾生成；

（4）A与E形成的化合物为氧化铝，化学式为Al2O3，能与酸、碱反应生成盐与水，属于两性氧化物；

（5）D与E形成的化合物为AlCl3，向AlCl3的水溶液中逐渐滴入烧碱溶液直至过量，发生Al3++3OH-=Al（OH）3↓、Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O，则可观察到先有白色胶状沉淀产生并逐渐增多，随NaOH加入又逐渐溶解最终澄清。

3．从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取氧化铝的两种工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）固体A的主要成分是______________（写名称）．

（2）铝土矿与过量烧碱反应的离子方程式为______、______．

（3）电解熔融氧化铝可制得两种单质，写出该反应化学方程式______________．

（4）指出流程乙的一个缺点是____________．

（5）氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X．已知每转移6.02×1023个电子，有0.5mol化合物X生成，此反应的化学方程式________________．

【答案】二氧化硅Al2O3+2OH_=2AlO2_+H2OSiO2+2OH_=SiO32﹣+H2O2Al2O3==4Al+3O2↑氧化铝中含有二氧化硅杂质Al2O3+N2+3C

2AlN+3CO．

【解析】流程甲：

铝土矿中加入过量的稀盐酸，SiO2与盐酸不反应，Al2O3、Fe2O3、MgO均可与盐酸反应生成相应的氯化物，反应方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O；Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O；反应液中加入过量烧碱，Al3＋变为AlO2－，Mg2＋、Fe3＋变为Mg（OH）2 和Fe（OH）3 沉淀，过滤后，滤液中通入足量的二氧化碳气体，生成了Al（OH）3沉淀；反应方程式为AlO2－＋CO2＋2H2O＝Al（OH）3↓＋HCO3－。

流程乙：

铝土矿中加入过量的氢氧化钠溶液，Fe2O3、MgO与氢氧化钠不反应，SiO2、Al2O3均与强碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠，过滤，滤液中通入足量的二氧化碳，反应生成了Al（OH）3沉淀和硅酸。

（1）综上所述，固体A的主要成分是二氧化硅；正确答案：

二氧化硅。

（2）铝土矿中Al2O3、SiO2均与强碱反应，生成偏铝酸盐和硅酸盐，反应的离子方程式分别为：

Al2O3+2OH-=2AlO2－+H2O、SiO2+2OH_=SiO32﹣+H2O；正确答案：

Al2O3+2OH_=2AlO2－+H2O、SiO2+2OH_=SiO32﹣+H2O。

（3）电解熔融氧化铝可制得金属铝和氧气，反应化学方程式2Al2O3==4Al+3O2↑；正确答案：

2Al2O3==4Al+3O2↑。

（4）SiO2、Al2O3均与强碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠，过滤，滤液中通入足量的二氧化碳，反应生成了Al（OH）3沉淀和硅酸，加热后，得到氧化铝和二氧化硅，即氧化铝中含有二氧化硅杂质；正确答案：

氧化铝中含有二氧化硅杂质。

（5）氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X，根据元素守恒可以知道X中应含有氧元素和碳元素，已知每转移6.02×1023个电子即1mol电子，有0.5mol化合物X生成，由电子转移守恒，可得在X中C的化合价为

所以X是CO，所以该反应的化学方程式为Al2O3+N2+3C

2AlN+3CO；正确答案：

Al2O3+N2+3C

2AlN+3CO。

点睛：

二氧化硅为酸性氧化物，与强碱反应，不与强酸反应；氧化铝为两性氧化物，既能与强酸，又能与强碱反应；氧化铁、氧化镁属于碱性氧化物，只能与强酸反应，不与强碱反应。

4．A～G为中学化学常见的化合物，

是生活中用途广泛的两种金属单质。

其相互转化关系如图所示（反应条件已略去）：

请回答下列问题

（1）

的化学式分别为____、____。

（2）①～⑨中，属于非氧化还原反应的是___。

（3）反应⑨的化学方程式为_________，该反应的现象为____。

（4）反应①、④的离子方程式分别为__________、_______。

【答案】Fe2O3NaAlO2②④⑦⑧4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3反应现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O

【解析】

【分析】

X和B都是能与氢氧化钠反应的物质，为铝或氧化铝之一，A和Y能与盐酸反应，G在空气中转化为F，G和F都是由D，E与氢氧化钠反应制得的，E为氯化亚铁，F为氢氧化铁，G为氢氧化亚铁，D为三氯化铁，E为氯化亚铁，Y为铁，A为三氧化二铁，X为铝，B为氧化铝，C为偏铝酸钠，然后分析。

【详解】

根据分析可知，A为Fe2O3，B为Al2O3，C为NaAlO2，D为FeCl3，E为FeCl2，F为Fe（OH）3，G是Fe（OH）2，X为Al，Y为Fe；

写出①～⑨的化学方程式：

①2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

②Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O

③2Al+Fe2O3=高温2Fe+Al2O3

④Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

⑤Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

⑥2FeCl3+Fe=3FeCl2

⑦FeCl3+3NaOH=Fe（OH）3↓+3NaCl

⑧FeCl2+2NaOH=Fe（OH）2↓+2NaCl

⑨4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

（1）A为Fe2O3，C为NaAlO2；

（2）非氧化还原反应指的是没有化合价的变化的反应，有②④⑦⑧；

（3）⑨4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，反应现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；

（4）①的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，④的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O。

【点睛】

能与氢氧化钠反应的金属在高中阶段只学了铝，铁和铝的性质是常考的内容，需要学生很熟悉常见金属及其化合物的性质。

5．“生活无处不化学”，请你回答下列问题。

（1）厨房中的调味品有：

①盐（主要成分氯化钠）、②碱面（主要成分碳酸钠）、③白醋（主要成分乙酸）。

将上述物质分别溶于水，其水溶液具有碱性的是______（填序号，下同），主要成分中属于盐类的是________，相互间能发生反应的是______。

（2）生活中遇到下列问题，不涉及到化学变化的是________。

①用四氯化碳可擦去圆珠笔油②自来水厂用液氯消毒③可用食醋洗掉水垢

（3）当前，环境治理已成为重要的民生工程。

①我国城市发布的“空气质量日报”中，下列物质不列入首要污染物的是_____（填字母代号）。

A．二氧化硫B．二氧化碳C．二氧化氮D．可吸入颗粒物

②煤炭直接燃烧会引起多种环境问题。

燃煤产生的SO2是导致______（填名称）污染现象形成的原因；处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S，发生反应的化学方程式为_____________________。

（4）向浑浊的水中加入明矾KAl（SO4）2•12H2O后，水可得到净化。

写出明矾在水中的电离方程式___，往明矾溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液直至Al3+恰好沉淀完全，发生反应的离子方程式为_______。

【答案】②①②②③①B酸雨2CO+SO2

2CO2+SKAl（SO4）2=K++Al3++2SO42-或者KAl（SO4）2·12H2O=K++Al3++2SO42-+12H2O2Al3++3Ba2++6OH-+3SO42-=2Al（OH）3↓+3BaSO4↓

【解析】

【分析】

（1）水溶液具有碱性的物质是碱或水解显碱性的盐；金属阳离子和酸根银离子过程的化合物为盐；碳酸钠和乙酸反应生成醋酸钠、二氧化碳和水；

（2）有新物质生成的变化为化学变化；

（3）①空气质量日报”涉及的污染物有二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入颗粒物等；

②燃煤产生的SO2增加了硫酸性酸雨的形成；一氧化碳与二氧化硫在催化剂条件下反应生成单质硫和二氧化碳；

（4）明矾在水溶液中电离生成Al3+和SO42-，假设KAl（SO4）2为2mol，当Al3+恰好全部沉淀时，需要3molBa（OH）2，根据各离子的物质的量判断反应的程度，以此书写离子方程式。

【详解】

（1）厨房中的调味品，①盐（主要成分氯化钠），②碱面（主要成分碳酸钠）、③白醋（主要成分乙酸），将上述物质分别溶于水，其水溶液具有碱性的是②碱面（主要成分碳酸钠），碳酸根离子水解溶液显碱性，主要成分中属于盐类的是①盐（主要成分氯化钠），②碱面（主要成分碳酸钠），相互反应的物质是碳酸钠和乙酸反应生成醋酸钠、二氧化碳和水，

故答案为：

②；①②；②③；

（2）①用四氯化碳可擦去圆珠笔油，利用相似相溶原理，无新物质生成，属于物理变化，故选；

  ②自来水厂用液氯消毒，利用氯气与水反应生成具有强氧化性次氯酸，有新物质生成，是化学变化，故不选；

  ③可用食醋洗掉水垢，醋酸与碳酸钙，氢氧化镁反应生成可溶性醋酸盐，有新物质生成，是化学变化，故不选；

故选：

①；

（3）①空气质量日报”涉及的污染物有二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入颗粒物等，二氧化碳为空气组成成分，不属于污染物，

故选：

B；

②燃煤产生的SO2增加了硫酸性酸雨的形成；一氧化碳与二氧化硫在催化剂条件下反应生成单质硫和二氧化碳，方程式：

2CO+SO2

2CO2+S；

故答案为：

酸雨；2CO+SO2

2CO2+S；

（4）明矾在水溶液中电离生成Al3+和SO42-，电离方程式为KAl（SO4）2=K++Al3++2SO42-，假设KAl（SO4）2为2mol，溶液中含有2molAl3+，4molSO42-，当Al3+恰好全部沉淀时，需要3molBa（OH）2，即加入3molBa2+，6molOH-，反应的离子方程式为2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=3BaSO4↓+2Al（OH）3↓，

故答案为：

KAl（SO4）2=K++Al3++2SO42-；2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=3BaSO4↓+2Al（OH）3↓。

6．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。

7．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”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Ⅰ”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Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。

阳极的电极反应式为_________，阴极产生的物质A的化学式为____________。

【答案】

2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O石墨电极被阳极上产生的氧气氧化4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑H2

【解析】

【分析】

以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝，由流程可知，加NaOH溶解时Fe2O3不反应，由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，过滤得到的滤渣为Fe2O3、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-=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：

Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；

（3）“电解Ⅰ”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4CO32-+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。

8．利用含铬废料（主要含Cr2O3，还含有FeO、SiO2、Al2O3等杂质）制备重铬酸钠，实现清洁化工生产，工艺流程如图：

回答下列问题：

（1）焙烧Cr2O3转化为Na2CrO4的化学反应方程式是_____；

（2）实验室模拟此工业流程①，控制反应温度60℃的方法是_____；

（3）流程②用石墨做电极电解Na2CrO4溶液，制备Na2Cr2O7，其原理如图所示，a是_____极；电极Ⅱ的电极反应式是_____；当生成2molNa2Cr2O7时，电路中转移的电子_____mol；

（4）由下图和下表中的溶解度变化，流程③制备K2Cr2O7，应先充分加热，然后_____反应才能顺利进行；

重铬酸钠的溶解度表：

温度℃

10

20

40

60

80

100

溶解度%

61.6

62.8

65.1

71.8

78.7

81.1

（5）为进一步减少制得的K2Cr2O7晶体中NaCl等杂质，应再进行_____操作；

（6）流程④Na2Cr2O7溶液与乙醇反应，乙醇可能被氧化为_____（写一种即可）。

【答案】2Cr2O3+4Na2CO3+3O2

4Na2CrO4+4CO2水浴加热负极4OH-―4e-＝2H2O＋O2↑或2H2O－4e-=O2↑+4H+4冷却结晶（降低温度）重结晶乙醛（CH3CHO）、乙酸（CH3COOH）、二氧化碳（CO2）等

【解析】

【分析】

利用含铬废料（主要含Cr2O3，还含有FeO、SiO2、Al2O3等杂质）制备重铬酸钠。

将铬铁矿和碳酸钠、空气混合焙烧，发生反应得到Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3等和CO2，然后在60℃时调节溶液的pH=6.5，用盐酸浸取后过滤，得到的滤渣中主要含有硅酸、氢氧化铁、氢氧化铝等，滤液中含有Na2CrO4和NaCl，然后用石墨做电极电解Na2CrO4溶液，制备Na2Cr2O7，在Na2Cr2O7溶液中加入氯化钾固体可以制得K2Cr2O7，在Na2Cr2O7溶液中加入稀硫酸和乙醇，可以制得NaCr（SO4）2，据此分析解答。

【详解】

（1）Cr2O3与碳酸钠在空气中焙烧反应生成Na2CrO4的化学反应方程式为2Cr2O3+4Na2CO3+3O2

4Na2CrO4+4CO2，故答案为：

2Cr2O3+4Na2CO3+3O2

4Na2CrO4+4CO2；

（2）可以采用水浴加热的方法，控制反应温度60℃，故答案为：

水浴加热；

（3）Na2CrO4溶