高考化学专题训练铝及其化合物推断题的综合题分类及答案解析.docx
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高考化学专题训练铝及其化合物推断题的综合题分类及答案解析
2020-2021高考化学专题训练---铝及其化合物推断题的综合题分类及答案解析
一、铝及其化合物
1．2019年诺贝尔奖授予了在开发锂离子电池方面做出卓越贡献的三位化学家。
锂离子电池的广泛应用要求处理锂电池废料以节约资源、保护环境。
锂离子二次电池正极铝钴膜主要含有LiCoO2、Al等，处理该废料的一种工艺如图所示：
（1）Li的原子结构示意图为_____________，LiCoO2中Co的化合价为_______。
（2）“碱浸”时Al溶解的离子方程式为__________________________________。
（3）“酸溶”时加入H2O2的目的是______________________________________。
（4）“沉钴”的离子方程式为___________________________________________。
（5）配制100mL1.0mol/L（NH4）2C2O4溶液，需要的玻璃仪器出玻璃棒、烧杯外，还有_____。
（6）取CoC2O4固体4.41g在空气中加热至300℃，得到的钴的氧化物2.41g，则该反应的化学方程式为__________________________________________________________。
【答案】
+3
将
中的
Ⅲ
还原为
价
100mL容量瓶、胶头滴管
【解析】
【分析】
铝钴膜主要含有
、Al等，将废料先用碱液浸泡，将Al充分溶解，过滤后得到的滤液中含有偏铝酸钠，滤渣为
，将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成
、
，然后加入氨水调节溶液的pH，生成氢氧化锂沉淀从而除去锂离子，最后对滤液用草酸铵洗涤处理，经过一系列处理得到草酸钴。
据此解答。
【详解】
（1）锂是3号元素，原子结构示意图为
，
中Li显
价，氧元素显
价，设钴元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：
，则
，故答案为：
；
；
（2）“碱浸”时Al溶解于氢氧化钠溶液，反应的离子方程式为
；
（3）双氧水具有氧化性，“酸溶”时加入
，可以将
中的
Ⅲ
还原为
价，用氨水调节pH，将锂离子转化为氢氧化锂沉淀，所得滤渣主要为LiOH，故答案为：
将
中的
Ⅲ
还原为
价；
（4）“沉钴”中
与草酸铵反应生成草酸钴，反应的离子方程式为
，故答案为：
；
（5）配制100mL1.0mol/L（NH4）2C2O4溶液，需要经过称量、溶解、转移、洗涤、定容等步骤，需要的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需要100mL容量瓶、胶头滴管，故答案为：
100mL容量瓶、胶头滴管；
（6）4.41gCoC2O4的物质的量为
，其中含有钴元素的质量
，因此钴的氧化物中含有氧元素的质量
，氧元素的物质的量
，因此该钴的氧化物为
，钴元素被氧化，因此反应物中需要氧气参与，根据元素守恒，生成物中还有二氧化碳，反应的方程式为
，故答案为：
。
【点睛】
从处理铝钴膜废料的工艺流程不难得出：
Co的化合价多于一种，所以钴元素的氧化物有多种，所以我们得先确认本题中生成的是哪种氧化物，才能正确书写方程式。
2．现有部分短周期元素的相关信息如表所示：
元素
W
X
Y
Z
相关信息
海水中质量分数最高的元素
其为非金属元素，简单气态氢化物溶于水所得溶液呈碱性
M层比K层少1个电子
其简单离子是第三周期元素的简单离子中半径最小的
（1）W在周期表中位于第________周期第________族；
（2）上述元素可形成含有共价键的常见二元离子化合物，该化合物的电子式为________，该化合物中阳离子和阴离子的数目比为________。
（3）实验室用X的气态氢化物的水溶液制取Z的氢氧化物的方法是________________________________（用离子方程式表示）。
（4）W、X的氢化物H2W2、X2H4在一定条件下反应可得到一种单质和常温下为液体的物质，试写出该反应的化学方程式：
__________________________________________。
【答案】二ⅥA
2：
1Al3++3NH3•H2O═Al（OH）3↓+3NH4+2H2O2+N2H4=N2↑+4H2O
【解析】
【分析】
海水中质量分数最高的元素为O元素，故W为O；X其为非金属元素，简单气态氢化物溶于水所得溶液呈碱性，该简单气态氢化物为NH3，X为N；Y的M层比K层少1个电子，则含有11个电子，即Y为Na；Z的简单离子是第三周期元素的简单离子中半径最小，则Z为Al。
【详解】
由分析知：
W为O、X为N、Y为Na、Z为Al：
（1）W为O，在周期表中位于第二周期第ⅥA族；
（2）Na与O形成Na2O2，Na2O2中含有离子键和共价键，该化合物的电子式为
，通过其电子式可知，该化合物中阳离子与阴离子的数目比为2：
1；
（3）X的氢化物为NH3，W的氢氧化物为Al（OH）3，用氨水制取Al（OH）3的离子方程式为Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+；
（4）W、X的氢化物H2W2、X2H4分别为H2O2、N2H4，H2O2与N2H4在一定条件下反应生成N2、H2O，其反应的化学方程式为2H2O2+N2H4=N2↑+4H2O。
3．己知A为淡黄色固体，R是地壳中含量最多的金属元素的单质，T为生活中使用最广泛的金属单质，F是无色无味的气体，H是白色沉淀，W溶液中滴加KSCN溶液出现血红色。
（1）物质A的化学式为___。
（2）B和R在溶液中反应生成F的离子方程式为___。
（3）H在潮湿空气中变成M的实验现象是___，化学方程式为___。
（4）A和水反应生成B和C的离子方程式为___，A可以作为呼吸面具的___。
（5）W和T反应的离子方程式___。
【答案】Na2O22Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑白色沉淀逐渐变为红褐色沉淀4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）32Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑供氧剂2Fe3++Fe=3Fe2+
【解析】
【分析】
题干已经对部分物质的特征进行了描述，可先根据某些物质的特定表征直接得出该物质，地壳含量最多金属为Al，T为最广泛使用的金属单质，则为Fe，W溶液中滴加KSCN溶液出现血红色，则W含有Fe3+。
根据上述能直接确定的物质，结合各物质间转换图解答此题。
【详解】
（1）.A为淡黄色固体，常见物质可能为Na2O2或S，A与水的产物B可与Al反应，同时C又与Fe反应。
综上可推知A应为Na2O2，答案为Na2O2。
（2）.根据分析B为NaOH，R为Al，答案为2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑。
（3）.根据分析，A与水反应产物C为氧气，B为NaOH。
D为Fe在氧气中燃烧产物Fe3O4，H为白色沉淀,则H应为Fe（OH）2。
W含有Fe3+，说明Fe（OH）2发生氧化生成Fe（OH）3。
答案为白色沉淀逐渐变为红褐色沉淀，4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3。
（4）.A为Na2O2与水反应生成NaOH和O2，同时Na2O2与水和CO2反应生成的氧气供人呼吸。
故答案为2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑，供氧剂。
（5）.由分析可知W为FeCl3，T为金属Fe。
答案为2Fe3++Fe=3Fe2+。
【点睛】
解答本题需要对某些物质的特定表征非常熟悉，首先应该根据这些表征即得出对应物质，然后再结合各种物质之间的转换关系和相关描述合理推导出其他对应的物质。
4．含有A+、B3+、C3+三种金属阳离子的水溶液发生了如下一系列变化后逐一沉淀出来，其中B3+转入白色沉淀：
请通过分析回答（用化学符号填写）：
（1）A+是__，B3+是__，C3+是__；
（2）X是__，Y是__，Z是__；
（3）写出下列离子方程式：
①生成Y沉淀：
__；②B3+与过量氨水反应：
__；
（4）写出下列化学方程式：
单质铝和Y分解后的固体产物反应：
__．
【答案】Ag+Al3+Fe3+AgClFe（OH）3Al（OH）3Fe3++3OH﹣═Fe（OH）3↓Al3++3NH3•H2O═Al（OH）3↓+3NH4+2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3
【解析】
【分析】
含有A+、B3+、C3+三种金属阳离子的水溶液，加入过量盐酸反应过滤得到白色沉淀X和滤液甲，白色沉淀只能是氯化银沉淀，说明A+离子为Ag+，滤液甲中加入过量氢氧化钠溶液过滤得到红褐色沉淀Y为Fe（OH）3，滤液乙中加入适量盐酸反应生成白色沉淀Z为Al（OH）3，其中B3+转入白色沉淀，则B3+、C3+离子分别为：
Al3+、Fe3+，据此回答；
【详解】
（1）由上述分析可知A+、B3+、C3+三种金属阳离子分别为：
Ag+、Al3+、Fe3+，
答案为：
Ag+；Al3+；Fe3+；
（2）分析可知对应X、Y、Z分别为：
AgCl、Fe（OH）3、Al（OH）3；
故答案为：
AgCl；Fe（OH）3；Al（OH）3；
（3）①生成Y沉淀的离子方程式为：
Fe3++3OH﹣═Fe（OH）3↓；
故答案为：
Fe3++3OH﹣═Fe（OH）3↓；
②Al3+与过量氨水反应生成氢氧化铝沉淀和铵根离子，离子方程式为：
Al3++3NH3•H2O═Al（OH）3↓+3NH4+；
故答案为：
Al3++3NH3•H2O═Al（OH）3↓+3NH4+；
（4）氢氧化铁分解产物是氧化铁，铝与氧化铁在高温下反应生成铁和氧化铝，放出大量的热，反应方程式为：
2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3；
故答案为：
2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3。
5．已知X元素原于的核电荷数小于18，最外层电子数等于电子层数，且比最内层电子数多1。
回答下列问题：
（1）X元素的原子结构示意图为__________。
（2）X的最高价氧化物对应的水化物的化学式为___________。
（3）X的单质与NaOH溶液反应的化学方程式为__________。
【答案】
Al（OH）32Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al（OH）4]+3H2↑（或为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑）
【解析】
【分析】
已知X元素原子的核电荷数小于18，最外层电子数等于电子层数，且比最内层电子数多1，则该元素原子核外电子排布为2、8、3，该元素是Al元素，然后结合其原子结构与元素位置的关系及其单质和化合物的性质分析解答。
【详解】
根据上述分析可知X元素的Al元素。
（1）X是Al元素，根据元素原子核外电子排布规律可知：
Al原子核外电子排布为2、8、3，所以Al原子结构示意图为：
；
（2）X是Al，原子核外最外层有3个电子，其最高价氧化物对应的水化物的化学式为Al（OH）3；
（3）Al能够与NaOH溶液发生反应产生Na[Al（OH）4]和H2，反应的化学方程式为2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al（OH）4]+3H2↑（或写为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑）。
【点睛】
本题考查了元素及化合物的推断及元素与化合物的知识。
根据原子核外电子层中的电子数与电子层数关系推断元素是解题关键。
熟练掌握Al元素的单质、氧化物、氢氧化物的性质就可以顺利解答。
6．有关物质的转化关系如下图所示。
A、C、E是常见的金属单质，E为紫红色，反应①可用于焊接铁轨，B是赤铁矿
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