高考化学铝及其化合物推断题综合题汇编附答案.docx
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高考化学铝及其化合物推断题综合题汇编附答案
2020-2021高考化学铝及其化合物推断题综合题汇编附答案
一、铝及其化合物
1.为了降低电子垃圾对环境构成的影响，将一批废弃的线路板简单处理后，得到含
Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：
T滤眩2卜一題——-CUSO.*5HO
（1）第①步Cu与混酸反应的离子方程式为。
得到滤渣1的主要成分为
（2）第②步中加入H2O2的作用是，使用H2O2的优点是；
调溶液pH的目的是。
（3）简述第③步由滤液2得到CuSQ5H2O的方法是。
（4）由滤渣2制取Ab（SO）318H2O，设计了以下三种方案：
广料11cn电!
环羁疇服冲却上匸京心阴-叫。
上述三种方案中，案不可行，原因是；
从原子利用率角度考虑，方案更合理。
（5）用滴定法测定CuSQ5H2O含量。
取ag试样配成100mL溶液，每次取20.00mL,消除干扰离子后，用cmolL-1EDTA（H2Y2「）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL。
滴定反应如下：
Cu2++HsY2-^CuY「+2H+。
写出计算CuSQ5H2O质量分数的表达式3
【答案】Cu+4HT+2NO3-=Cu2++2NO2f+2H2O或3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NOf+4HOAu、Pt将Fe2+氧化为Fe3+不引入杂质，对环境无污染使Fe3+、Al3+沉淀除去力口热滤
液2,经过蒸发、冷却、结晶、过滤，最终制得硫酸铜晶体甲所得产品中含有较多
3
F@（SO）3杂质乙cb102505X100%
a
【解析】
【分析】
【详解】
（1）Cu与混酸反应的实质是与H+、NO3-反应，随反应进行离子浓度逐渐减小，所以离子
方程式为Cu+4H"+2NO3-=C『++2NO2f+2H2O,3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NOf+4HO，
Au、Pt不与混酸反应，所以滤渣的主要成分是Au、Pt;
（2）加过氧化氢的目的是把亚铁离子氧化成铁离子，方便除去；而且加入过氧化氢不会引
入新的杂质且无污染；调节溶液的pH目的是使Fe3+、Al3+沉淀除去；
（3）由滤液2得到CUSQ5H2O的方法是把滤液蒸发得浓溶液再冷却结晶，过滤得硫酸铜晶体；
（4）甲方案不可行，因为滤渣2的主要成分是Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，加入硫酸沉
淀全部溶解使制得的产品中含有较多Fez（SQ）3杂质；从原子利用率角度分析，乙方案更合
理，不仅能除去硫酸铁，同时增加了硫酸铝的量，原子利用率较高；
（5）由滴定反应方程式得100mL溶液中n（Cu2+）=bx10^ax5m。
所以CuSC45H2O质量分数=bxI0xax5x250/ax°ioo%
2.某混合溶液中可能大量含有的离子如下表所示:
阳离子
H+>K+>Al3+>NH4+、Mg2+
阴离子
C「、OH「、CQ、AIO2-
为探究其成分，某同学将Na2O2逐渐加入到上述混合溶液中并微热，产生沉淀和气体的物质的量与加入Na2O2的物质的量的关系分别如图所示。
（1）该溶液中一定含有的阳离子是，其对应物质的量浓
度之比为，溶液中一定不存在的阴离子是。
（2）写出沉淀减少的离子方程式°
【答案】『、Al3+、NH4+、Mg"2:
223OH「、CQ2-、AIO2-AI（OH）3+OH「=AIO2-+2H2O
【解析】
【分析】
（1）根据生成的沉淀总物质的量最大量为5mol、最终得到3mol可知，最终得到的沉淀为
3mol氢氧化镁沉淀，溶解的2mol沉淀为氢氧化铝；根据气体的物质的量最后有增加可
知，增加的气体为氨气，溶液中一定存在铵离子；根据开始加入过氧化钠时没有沉淀生成，说明原溶液中存在氢离子，根据题中数据计算出氢离子的物质的量；
5mol，根据元素守恒，所以含有铝离子的物质的量2mol;加入8mol过氧化钠会生成4mol
氧气，而图象中生成了6mol气体，说明生成的气体除了过氧化钠和溶液反应生成的氧气之外，还一定有2mol其他气体生成，而只能是氨气，所以一定含有2mol铵根离子，所以一定不含有氢氧根离子；图象中加入过氧化钠的物质的量在0〜amol之间时，没有沉淀生
成，所以溶液中含有H+,由于加入8mol过氧化钠时生成的沉淀达到最大量5mol,8mol过
氧化钠会生成16mol氢氧化钠，而生成2mol氢氧化铝、3mol氢氧化镁、2mol氨气消耗的氢氧化钠为：
2molx3+3molx2+2mol=14mo,所以有2mol氢氧化钠与氢离子反应，氢离子的物质的量为2mol;并且物质的量为2mol，溶液中一定还含有阴离子，可能为氯离子，钾离子不能确定是否存在，根据电荷守恒：
n（H+）+3n（AI3+）+n（NH4+）+2n（Mg2+）<16mol所以氯
离子物质的量>16mol所以溶液中一定存在的阳离子为：
H+、Al3+、NH4+、Mg2+;含有的阳
离子的物质的量之比为：
n（H+）：
n（Al3+）：
n（NH4+）：
n（Mg2+）=2:
2:
2：
3;溶液中一定不存在
的阴离子为：
OH-、CQ2-、AIO2-;
（2）生成的沉淀为氢氧化镁和氢氧化铝，其中氢氧化铝能够与氢氧化钠溶液反应，反应的离
子方程式为：
Al（OH）3+OH-—AIQ-+2H2O。
3.将一定质量的Mg-AI合金投入100mL一定物质的量浓度的某HCI溶液中，充分反应。
向反应后的溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的NaOH溶液，生成沉淀的质量与所加
（2）原Mg-AI合金的质量是。
（3）原HCI溶液的物质的量浓度是。
（4）所加NaOH溶液的物质的量浓度是。
（5）a=。
【答案】AI（OH）3+OH-=AIO2-+2H2O5.1g6mol/L5moI/L20
【解析】
【分析】
根据图像可知，oa段为过量的盐酸与NaOH反应，AB段为镁离子、铝离子与NaOH的反应，BC段为氢氧化铝与NaOH的反应。
【详解】
（1）BC段为氢氧化铝与NaOH的反应，生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为
AI（OH）3+OH-=AIO2-+2H2O;
⑵BC段减少的为氢氧化铝沉淀，质量为7.8g，物质的量为0.1mol，即n（Al）=0.1mol；则氢
氧化镁的质量为5.8g，物质的量为0.1mol即n（Mg）=0.1moI;合金的质量为
24X0.1+27X0.1=5.1g
⑶根据方程AI（OH）3+OH=AIO2-+2H2O,消耗20mL的NaOH时的物质的量为0.1mol，贝卩c（NaOH）=0.1mol-0.02L=5mql/LB点时，溶液刚好为NaCI溶液，此时消耗
n（NaOH）=5X0.12=0.6mglc（HCI）=0.6-0.仁6mpl/L
⑷由⑶得出的结论，c（NaOH）=5mol/L;
⑸n（Mg）=n（Al）=0.1mol，消耗的盐酸为0.5mol，100mL溶液中含有n（HCl）=0.6mol，则剩余n（HCl）=0.1mol，此时消耗V（NaOH）=0.1-5=0.0,1即卩20mL。
【点睛】
通过BC段消耗的氢氧化钠的体积计算出NaOH的浓度，再计算盐酸的浓度。
4.明矶在日常生活中用途非常广泛。
用废铝灰（含Al、AI2O3、Fe、F&O3、FeO等）为原
料制取明矶的工艺流程如下图。
回答下列问题：
I,■I,「，..丄・,
脸祀获斗酸賭H兀憶】卜|気化H步藤尅汎：
二卜|刊打卜]氐骥②&…“广西
]1IKAIIZHiv
滤涛1滤淹2恤⑴H"
已知：
Fe3+开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH为1.9〜3.7。
（1）明矶净水的原理是（用离子方程式表示）。
（2）酸溶”时，AI2O3溶解的化学方程式为。
（3）氧化"时，发生反应的离子方程式为。
（4）步骤①”的目的是;滤渣2”经碱洗、水洗、干燥和煅烧，得到的产品的名称
是（填俗称）。
（5）步骤②”包含的操作有、、过滤及干燥。
【答案】AI3++3H2O?
AI（OH）3（胶体）+3H+Al2O3+3H2SC4=Al2（SC4）3+3H2O
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe?
++2H2O调节溶液pH,使沉淀完全铁红蒸发浓缩冷却结晶
【解析】
【分析】
废铝灰（含Al、AI2O3、Fe、Fe2O3、FeO等）加入足量稀硫酸进行酸浸溶解并过滤，得到含有Al3+、F0、Fe3+、SO42■的酸性滤液，滤渣1为不与硫酸反应的杂质，向滤液中加入双氧水将滤液中的Fe2*氧化为Fe3+，由于Fe（OH）^比AI（OH）3更难溶，向氧化后的滤液中加入AI（OH）3,Fe3+转化为更难溶的Fe（OH）j沉淀，过滤后得到含有Al3+、SC42-的滤液，滤渣2为Fe（OH）3,向滤液中加入K2SO4制得产品溶液，对溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥最终得到产品硫酸铝钾的晶体，据此分析解答。
【详解】
（1）明矶是强酸弱碱盐，弱酸根离子Al3+水解产生氢氧化铝胶体，能够吸附水中悬浮的物质
形成沉淀而除去，从而达到达到净水的目的。
其反应原理用方程式表示为：
AI3++3H2O?
AI（OH）3（胶体）+3H+；
⑵酸溶”时，AI2O3和硫酸反应生成硫酸铝和水，化学方程式为
Al2Os+3H2SC4=Al2（SC4）3+3H2O;
（3）氧化"时，加入氧化剂过氧化氢，将滤液中的Fe*氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式
为2Fe2++H2O2+2H*=2Fe3++2H2O；
⑷步骤①”加入滤液中加入AI（0H）3，作用是调节溶液的pH值，由于Fe（OH）比AI（0H）3更难溶，使Fe3+完全转化为FeQHE沉淀而除去；滤渣2”的成分是Fe（0H）3,煅烧时分解生成氧化铁，它是一种红棕色粉末，常用作颜料，俗名是铁红；
（5）步骤②”是从溶液中获得产品明矶，包含的操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤及干燥。
5.某工厂废金属屑的主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量AI2Q3和F®03,为探索工
业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用该工厂的金属废料制取氯化
铝、绿矶晶体（FeSQ7H2Q）和胆矶晶体。
完成下列填空：
（1）写出步骤I反应的离子方程式：
（2）试剂X是___，溶液D是___。
（3）在步骤H中，用如图装置制取C02并通入溶液A中。
一段时间后，仍观察不到烧杯中产生白色沉淀。
为了固体C的生成，在药品和装置上可采取的改进措施是
A
（4）溶液E中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe3+，用离子方程式解释其可能的原因：
（5）
CuSQ溶液，写出反
将固体F继续加入热的稀硫酸，同时不断鼓入空气，固体溶解得应的化学方程式：
【答案】2AI+2H20+20H-=2AI02*3H2、Al203+20H-=2AI02+H20稀硫酸
NaHCO溶液浓盐酸改为稀盐酸；在装置a和装置b之间增加一个盛有饱和NaHCO溶液
的洗气瓶，以除去装置a中挥发出的HCI2Fm++Fe=3F尹、2Fe3++Cu=2F（2++CU2+
2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O
【解析】
【分析】
Fe、Cu、Fe2O3都不与NaOH溶液反应，Al和AI2O3可与NaOH溶液反应，用含有Al、Fe、
Cu和AI2O3和F02O3的废金属屑制取AICI3、绿矶晶体（FeSQ?
7H2O）和胆矶晶体流程为：
合金中Al、AI2O3与NaOH反应，所得滤液A为NaAI02溶液，经途径n与足量二氧化碳发生反
应：
AIO2+CO2+2H2O=AlOH3+HCO3，反应可生成AI（OH）3固体C,生成的AI（OH）3再和盐酸反应生成AICI3，得到的AICI3较纯净；溶液D为NaHCQ溶液；滤渣B为Fe和Cu的化合物，加入足量稀硫酸，得到的滤液E为FeSO，经蒸发浓缩、冷却结晶可得
到绿矶，滤渣F为Cu,可用于制备胆矶，据此分析解答。
【详解】
（1）铝、氧化铝与氢氧化钠反应，所得滤液A为NaAIO2溶液，反应的离子方程式为：
2AI+2H2O+2OH-=2AIO2+3H2、AI2O3+2OH-=2AIO2+H2O；
（2）金属铁和金属铜不与氢氧化钠溶液反应，金属铜和稀硫酸之间不反应，但是金属铁可
以和稀硫酸之间反应生成硫酸亚铁和氢气，进而制得绿矶晶体，所以试剂X为稀硫酸；溶
液D为NaHCQ溶液；
（3）进行步骤H时，该小组用如图所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中，一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中
挥发出的HCI气体，氯化氢在水中溶解了部分沉淀，发生的反应为：
AI（OH）3+3H+=AI3++3H2O,为了避免固体C减少，可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个洗去HCI的装置，二氧化碳在饱和NaHCQ中不溶，氯化氢和NaHCQ反应生成二氧化碳气体，所以可降低盐酸浓度；在装置I和n之间增加一个盛有饱和NaHCQ溶液的洗气瓶，除
去二氧化碳中的氯化氢；
（4）溶液E中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe3+,原因是Fe2■被Fe、Cu
还原生成FeF+，所以加入KSCN溶液没有明显现象，故答案为：
2Fe3++Fe=3Fg+、
2Fe3++Cu=2FcT+Cif+；
（5）用固体F继续加入热的稀H2SQ，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSQ溶液，说明在加热条件下，Cu、氧气和稀硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜和水，反应的化学方程式
为：
2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O。
6.以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细a氧化铝，既降低环境污染又可提高铝资源的利
用率。
已知铝灰的主要成分为AI2O3（含少量杂质SiC2、FeOF®03），其制备实验流程如
图:
如图所示的装置。
1集气瓶中收集到的气体是—（填化学式）。
2足量饱和NaHSQ溶液吸收的物质除大部分H20（g）外还有_（填化学式）。
3KMnO4溶液褪色（Mn04-还原为Mn2+），发生的离子反应方程式为___。
【答案】Al2O3+3H2SC4=Al2（SO4）3+3H2OSiC2静置，溶液澄清后，继续向上层清液中滴加K4[Fe（CN）6]溶液，若无现象，则溶液中不含有铁元素，反之，则有。
或加KSCN溶液N2
SC3、NH32MnO4-+5SQ+2H2O=2Mn2++5SQ2-+4H+
【解析】
【分析】
铝灰的主要成分为AI2O3（含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3），加入稀硫酸浸取，只有SiO2不
溶而成为滤渣；加入30%H2O2，将Fe2+氧化为Fe3+，加入K4[Fe（CN）s]溶液，生成KFe[Fe（CN）]蓝色沉淀；加入（NH4）2SO4，Al3+转化为NHAI（SO4）2，再蒸发结晶，便可获得
[NH4AI（SO）232H20,煅烧后得到-AI2O3。
【详解】
（1）铝灰中氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水，化学方程式为
Al2O3+3H2SO=Al2（SO4）3+3H20。
答案为：
Al2O3+3H2SO=Al2（SO）3+3H2O;
⑵由以上分析可知，图中滤渣”的主要成分为SiO2。
答案为：
SiO2；
⑶验证沉铁"后，溶液中是否还含有铁离子，可使用K4[Fe（CN）s]溶液检验，操作方法为静
置，溶液澄清后，继续向上层清液中滴加K4[Fe（CN）6]溶液，若无现象，则溶液中不含有铁
元素，反之，则有。
或加KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色；答案为：
静置，溶液澄
清后，继续向上层清液中滴加K4[Fe（CN）6]溶液，若无现象，则溶液中不含有铁元素，反
之，则有。
或加KSCN溶液；
⑷煅烧后，所得气体为NH3、N2、SQ、SO2,通过NaHSQ溶液，可吸收SQ和NH3;通过KMnO4溶液，可吸收SQ,最后剩余N2和水蒸气，用排水法收集，气体主要为N2。
1集气瓶中收集到的气体是N2。
答案为：
N2；
2足量饱和NaHSQ溶液吸收的物质除大部分H2O（g）外还有SQ、NH3。
答案为：
SO3、
NH3；
3KMnO4溶液褪色（MnO4-还原为Mn2+）,则MnO4-与SQ反应生成Mn2+、SQ2-等，发生的离子反应方程式为2MnO4-+5SOs+2H2O=2Mn2++5SO2-+4H+。
答案为：
2MnO”+5SQ+2H2O=2Mn2++5SO2-+4H+。
【点睛】
SQ通入NaHSQ溶液中，若NaHSQ溶液足量，则发生反应为SQ+2NaHSQ=Na2SO+H20+2SQ；若NaHSQ溶液不足量，则发生反应为SQ+NaHSO3=NaHSO+SQ。
7.某混合物浆液含有AI（0H）3、MnO2和少量Na2CrO4.考虑到胶体的吸附作用使NazCrQ
不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（见图），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。
回答I和n中的问题。
I•固体混合物的分离和利用（流程图中的部分分离操作和反应条件未标明）
（1）C-AI的制备方法称为电解法，请写出阳极反应方程式.
（2）该小组探究反应②发生的条件.D与浓盐酸混合，不加热无变化；加热有CI2生成,
当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生CI2.由此判断影响该反应有效进行的
因素有（填序号）。
2-
A.温度B.溶液的pH值CC「和SO4-的浓度
（3）固体D是碱性锌锰电池的正极，请写出该电池的负极反应方程式
（4）0.2molCl2与焦炭、TiO2完全反应，生成CO和TiCM（熔点-25C,沸点136.4C）放热
8.56kJ，该反应的热化学方程式为.
n.含铬元素溶液的分离和利用
（5）用惰性电极电解时，CrO4能从浆液中分离出来的原因是,
分离后得到的含铬元素的粒子有CrO4「和CrO；「，原因是
（用离子反应方程式表示），阴极室生成的物质为（写化学式）；
【答案】2O2"-4e"=O2ABZn-292OH-=Zn（OH》2C2（g）+TiO2（s）+2C（s）=TiCl4（I）
+2CO（g）△H=-85.6kJ?
mo「在直流电场作用下CrO4通过阴离子交换膜向阳极室移
动，从而脱离浆液；2CrO4+2H+?
CrO2+H2O；NaOH和H2
【解析】
【分析】
（1）固体混合物含有AI（OH）3、MnO2，加入NaOH溶液，过滤，可得到滤液A为NaAIO2,通入二氧化碳，生成B为AI（OH）3，固体C为AI2O3，电解熔融的氧化铝可得到AI;固体D为MnO2,加热条件下与浓盐酸反应可生成氯气；
（2）题中涉及因素有温度和浓度；
（3）固体D为MnO2,是碱性锌锰电池的正极，该电池的负极是锌失电子发生氧化反应，
反应方程式Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2；
（4）0.2moICI2与焦炭、TiO2完全反应，生成CO和TiCI4（熔点-25C,沸点136.4C）放热
8.56kJ,则2moI氯气反应放出的热量为2十0.2X8.56kJ=85,6kJ质量守恒可知还原性气体
为CO,反应的化学方程式为2C2（g）+TiO2（s）+2C（s）—TiC4（l）+2CO（g），以此可
计算反应热并写出热化学方程式；
n.（5）电解时，CrO42「通过阴离子交换膜向阳极移动，阴极发生还原反应生成氢气和
NaOH,由此解答。
【详解】
1.
（1）3Al的制备方法称为电解法，固体C为AI2O3，电解熔融的氧化铝可得到Al，阳
极反应方程式2O-4e-=O2；
（2）反应涉及的条件为加热，加热下可反应，另外加热硫酸，氢离子浓度变化，可知影响的因素为温度和氢离子浓度，故选：
AB;
（3）固体D为MnO2,是碱性锌锰电池的正极，该电池的负极是锌失电子发生氧化反应，
反应方程式Zn-2e-+2OH-=Zn（OH卫；
（4）0.2molCl2与焦炭、TiO2完全反应，生成CO和TiCM（熔点-25C,沸点136.4C）放热8.56kJ,则2mol氯气反应放出的热量为2十0.2X8.56kJ=85，所以热化学方程式为2C2
（g）+TiO2（s）+2C（s）—TiCl4（l）+2CO（g）AH=-85.6kJmo「1；
n.（5）电解时，CrO42「通过阴离子交换膜向阳极移动，从而从浆液中分离出来，因存在
2CrO42一+2H*=^Cr2O72「+H2O,则分离后含铬元素的粒子是CrO42「、C2O72一，阴极发生还
原反应生成氢气和NaOH。
【点睛】
考查物质的制备、分离以及电解知识，解题关键：
注意把握物质的性质，能正确分析试验流程，把握电解的原理，难点（5）在直流电场作用下，CrO42「通过阴离子交换膜向阳极室
移动，脱离浆液，要求学生具有一定的分析能力。
&磷酸铝（AIPO4）是一种用途广泛的材料，在建筑、耐火材料、化工等方面具有广泛的应用前景。
以磷硅渣（主要成分为Cc3（PCH）2>AI2O3、SiC2和V2O5等）为原料制备磷酸铝的工艺
流程如图所示：
回答下列问题:
2NH3f+3H2O
【解析】
【分析】
磷硅渣的主要成分为Cas（PO4）2、AI2O3、SiO2和V2O5等，加浓硫酸分离出滤渣为SiC2、
CaSO,酸浸液中加CaO可调节pH且除去过量硫酸根离子，滤渣1为CaSO，滤液中钒元素以V3O93-形式存在，加NaOH分离出Na2[VO3（OH）]，再加NaOH时粗磷酸铝溶解生成可溶性溶质为NaAIO2、Na3PO4，由图可知，pH=12、温度为80C、时间为1h时碱浸时固相中
P、Al含量w%小，为最优反应条件，然后过滤分离出AIPO4；
（1）SiO2为酸性氧化物，不与硫酸反应；CaSQ微溶于水，据此回答；
（2）加浓硫酸引人过量的硫酸根离子，CaSQ微溶于水，据此回答；
⑶滤液中钒元素以V3O93-形式存在，V3O93易水解为[VO3（OH）]2-；
⑷加NaOH时粗磷酸铝溶解生成可溶性溶质为NaAIO2、NasPQ；
⑸在pH、反应温度与时间对碱浸时固相中P、AI含量的影响如图中，寻找碱浸时固相中
P、AI含量w%小时就为最优反应条件；
⑹加热磷酸二氢铵与氧化铝混合物生成AIPO4、NH3和H2O。
【详解】
（1）酸浸中磷元素主要转化为H3PO4，该反应的化学方程式为Ca3（PO）2+3H2SO4=3CaSO+
2H3PO4，磷硅渣的主要成分为Ca3（PO4）2、AI2O3、SiO2和
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