化学培优铝及其化合物推断题辅导专题训练附答案.docx

1、化学培优铝及其化合物推断题辅导专题训练附答案【化学】培优铝及其化合物推断题辅导专题训练附答案一、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70Cu、25Al、4Fe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：（1）第步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）简述第步由滤液2得到CuSO45H2O的方法是_。（4）由滤渣2制取Al2(SO4)318H2O ，设计了以下三种方案：上述三种方案中，_方案不可行，原因是_； 从

2、原子利用率角度考虑，_方案更合理。（5）用滴定法测定CuSO45H2O含量。取a g试样配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干扰离子后，用c molL-1EDTA（H2Y2）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反应如下：Cu2+ H2Y2 CuY2+ 2H+。写出计算CuSO45H2O质量分数的表达式 _ 。【答案】Cu + 4H+ 2NO3-=Cu2+ 2NO2+ 2H2O或3Cu + 8H+ 2 NO3-=3Cu2+ 2NO+ 4H2O Au、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 加热滤液2，经过蒸发、冷却、

3、 结晶、过滤 ，最终制得硫酸铜晶体 甲 所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质 乙 100% 【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-=Cu2+ 2NO2+ 2H2O，3Cu + 8H+ 2 NO3-=3Cu2+ 2NO+ 4H2O，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CuSO45H2O的方法是把滤液蒸

4、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Fe2(SO4)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+）=b10-3a5mol，所以CuSO45H2O质量分数= b10-3a5250/a100%。2某工厂废金属屑的主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al2O3和Fe2O3，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、绿矾

5、晶体(FeSO47H2O)和胆矾晶体。完成下列填空：（1）写出步骤反应的离子方程式：_。（2）试剂X是_，溶液D是_。（3）在步骤中，用如图装置制取CO2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_。（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）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CuSO4溶液，写出反应的化学方程式：_。【答案】、 稀硫酸 NaHCO3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NaHCO3溶液的洗气瓶，以除去装置

6、a中挥发出的HCl 2Fe3+Fe=3Fe2+、2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+ 【解析】【分析】Fe、Cu、Fe2O3都不与NaOH溶液反应，Al和Al2O3可与NaOH溶液反应，用含有Al、Fe、Cu和Al2O3和Fe2O3的废金属屑制取AlCl3、绿矾晶体(FeSO47H2O)和胆矾晶体流程为：合金中Al、Al2O3与NaOH反应，所得滤液A为NaAlO2溶液，经途径与足量二氧化碳发生反应：，反应可生成Al(OH)3固体C，生成的Al(OH)3再和盐酸反应生成AlCl3，得到的AlCl3较纯净；溶液D为NaHCO3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

7、4，经蒸发浓缩、冷却结晶可得到绿矾，滤渣F为Cu，可用于制备胆矾，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NaAlO2溶液，反应的离子方程式为：、；（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，进而制得绿矾晶体，所以试剂X为稀硫酸；溶液D为NaHCO3溶液；（3）进行步骤时，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HCl气体，氯化氢在水中溶解了部分沉淀，发生的反应为：Al(OH)3+3H+=

8、Al3+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HCl的装置，二氧化碳在饱和NaHCO3中不溶，氯化氢和NaHCO3反应生成二氧化碳气体，所以可降低盐酸浓度；在装置I和之间增加一个盛有饱和NaHCO3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Fe3+被Fe、Cu还原生成Fe2+，所以加入KSCN溶液没有明显现象，故答案为：2Fe3+Fe=3Fe2+、2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+；（5）用固体F继续加入热的稀H2SO4，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO4溶液，说明在加热条件下，Cu、氧气

9、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：。3用含钴废料(主要成分为Co，含有一定量的Ni、Al2O3、Fe、SiO2等)制备草酸钴晶体(CoC2O42H2O)的工业流程如图。已知：草酸钴晶体难溶于水，RH为有机物(难电离)(1)滤渣I的主要成分是_(填化学式) ，写出两种能提高酸浸速率的措施_ 、 _。(2) 操作用到的主要仪器有_。(3) H2O2是种绿色氧化剂，写出加入H2O2后发生反应的离子方程式_。(4)加入氧化钴的目的是_。(5)加入(NH4)2C2O4反应得到草酸钴晶体的离子方程式_，过滤得到的草酸钴晶体需要用蒸馏水洗涤，检验是否洗涤干净的方法是_。(6)实验室

10、可以用酸性KMnO4标准液滴定草酸根离子(C2O42-) ，测定溶液中C2O42-的浓度， KMnO4标准溶液常用硫酸酸化，若用盐酸酸化，会使测定结果_(填“偏高”、“偏低“或“无影响”)。【答案】SiO2 增大硫酸的浓度 提高反应的温度、搅拌、将固体粉碎(任选两个) 分液漏斗、烧杯 调节pH 取最后一次的洗涤液少许于试管中，滴入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净 偏高 【解析】【分析】用含钴废料(主要成分为Co，含有一定量的Ni、Al2O3、Fe、SiO2等)制备草酸钴晶体(CoC2O42H2O)：粉碎后用硫酸溶解，SiO2不与硫酸反应，过滤得到滤液中含有CoSO4、NiSO

11、4、FeSO4、Al2(SO4)3及过量的硫酸，滤渣为SiO2，滤液中加入过氧化氢和CoO，将Fe2+氧化为Fe3+，同时调节pH，使铁离子、铝离子转化为沉淀除去，所以滤渣为氢氧化铁、氢氧化铝，向滤液中加入RH，Ni2+溶于有机层，操作为分液，向水层加入(NH4)2C2O4，得到草酸钴晶体，以此来解答。【详解】（1）用含钴废料，粉碎后用硫酸溶解，SiO2不与硫酸反应，滤渣为SiO2；提高硫酸的浓度、提高反应的温度、搅拌、将固体粉碎均能提高酸浸速率；（2）通过操作得到水层和有机层，则操作为分液，分液需要的仪器有：分液漏斗、烧杯；（3）H2O2氧化亚铁离子生成铁离子，离子方程式为：；（4）加入氧化

12、钴的目的是调节溶液的pH，将浸出液中Fe3+和Al3+全部沉淀；（5）加入(NH4)2C2O4反应的离子方程式为：，过滤得到的草酸钴晶体需要用蒸馏水洗涤，检验是否洗涤干净的方法是：取最后一次的洗涤液少许于试管中，滴入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净；（6）若用盐酸酸化，高锰酸钾会氧化盐酸中的氯离子，消耗高锰酸钾偏多，测定结果偏高。4某工厂的废金属屑中主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al2O3和Fe2O3，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，用该工厂的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体（FeSO47H2O）和胆矾晶体（CuSO45H2O）。请回答：（1

13、）步骤中，发生的氧化还原反应的离子方程式为_，涉及到的分离操作是_。（2）试剂X是_；溶液D是_。（3）溶液E在空气中易被氧化，请设计一个简单的实验方案检验溶液E是否被氧化_。（4）在步骤时，若用大理石与浓盐酸制取CO2并直接通入溶液A中，一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为避免固体C减少，可采取的改进措施是_。（5）工业上常用溶液E制取净水剂Na2FeO4，流程如图：写出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的离子方程式_。（已知NaClO还原为NaCl）【答案】2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 过滤 稀硫酸（或稀H2SO4；或硫酸） NaHCO3溶液（或碳酸氢钠

14、溶液） 取少量E溶液于试管中，滴入几滴硫氰化钾溶液，若溶液变为血红色，则说明E溶液已被氧化，反之，则未被氧化 在通入CO2之前增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，除去HCl气体 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 【解析】【分析】Cu、Fe和Al，少量Al2O3和Fe2O3，氢氧化钠与Al、Al2O3反应，而Cu、Fe和Fe2O3不反应，过滤得到滤渣为Cu、Fe和Fe2O3，滤液为偏铝酸钠溶液和氢氧化钠溶液，向滤液中通入过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液，过滤，向沉淀中加入盐酸生成氯化铝溶液，最终得到氯化铝固体；向滤渣为Cu、Fe和Fe

15、2O3中加入稀硫酸，生成硫酸亚铁，最终得到绿矾，过滤得到Cu，Cu与氧气、硫酸反应得到硫酸铜。【详解】步骤中，发生的氧化还原反应的是铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，其离子方程式为2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2，Fe、Cu、Fe2O3不和氢氧化钠溶液反应，因此涉及到的分离操作是过滤；故答案为：2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2；过滤。将Fe、Cu中Fe溶于溶液中生成硫酸亚铁，因此试剂X是硫酸；溶液A为偏铝酸钠溶液，向溶液中通入过量二氧化碳，反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液，因此D是碳酸氢钠；故答案为：稀硫酸(或稀H2SO4；或硫酸)；NaHCO3溶液(或碳酸氢钠溶液

16、)。溶液E在空气中易被氧化，亚铁离子被氧化生成铁离子，铁离子常用KSCN溶液来检验，因此简单的实验方案检验溶液E是否被氧化的实验为取少量E溶液于试管中，滴入几滴硫氰化钾溶液，若溶液变为血红色，则说明E溶液已被氧化，反之，则未被氧化；故答案为：取少量E溶液于试管中，滴入几滴硫氰化钾溶液，若溶液变为血红色，则说明E溶液已被氧化，反之，则未被氧化。在步骤时，若用大理石与浓盐酸制取CO2并直接通入溶液A中，一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少，减少的主要原因是浓盐酸易挥发，挥发出的HCl与沉淀反应，为避免固体C减少，先用饱和碳酸氢钠溶液除掉挥发的HCl，再通入CO2；故答案为：在通入CO2

17、之前增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，除去HCl气体；故答案为：在通入CO2之前增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，除去HCl气体。Fe(OH)3与NaClO反应生成NaCl和Na2FeO4，其制取Na2FeO4的离子方程式2Fe(OH)3+3ClO+4OH = 2FeO42+3Cl+5H2O；故答案为：2Fe(OH)3+3ClO+4OH = 2FeO42+3Cl+5H2O。5碱式氯化铜Cux（OH）yClzmH2O是重要的农药、医药中间体，还可用作木材防腐剂、饲料添加剂等研究小组在实验室用某厂废铜渣（主要成分为 Cu、CuO，含少量 Fe3O4、Ni、Al2O3）制备碱式氯化铜

18、的流程如下，回答下列问题：（1）“研磨”的目的为_。（2）“碱溶”的目的为_。（3）“酸溶”时生成 Fe3反应的离子方程式为_；生成的 Fe3对 Cu 发生的氧化反应的催化原理如上图所示。N 代表的物质为_（填化学式或离子符号）。（4）“酸溶”时温度不能过高的理由为_。（5）若滤液 2 中 c（Fe3）4108 mol/L，pH4，则 KspFe（OH）3_。（6）为测定 Cux（OH）yClzmH2O 的组成，进行如下操作：取样品 23.25 g，用适量酸溶解后配成 100mL 溶液；取 10.00 mL 溶液加入足量 AgNO3 溶液，生成 1.435 g 沉淀；另取 10.00 mL 溶

19、液，用 1.000 mol/L的 EDTA 标准液滴定 Cu2（Cu2与 EDTA 以物质的量之比 11 反应），滴定至终点时消耗标准液体积为 20.00 mL。溶解样品所用酸的化学式为_；最终确定该样品的化学式为_。【答案】加快反应速率，使反应更充分 将氧化铝转化为偏铝酸钠而分离除去 4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3+18H2O Fe2+或FeCl2 温度过高，盐酸挥发程度增大，空气溶解度减小，导致反应速率降低，酸溶不充分 410-38 HNO3 Cu2(OH)3ClH2O 【解析】【分析】由图可知，废铜渣(主要成分Cu、CuO，含少量Fe3O4、Ni、A12O3)研磨可增大接触面积

20、，加快反应速率，通入CO除去Ni元素，加NaOH分离出的滤液1中含偏铝酸钠和NaOH，滤渣1含Cu、CuO、Fe3O4，加盐酸、空气溶解后得到含铜离子、铁离子的溶液，调节pH，过滤分离出的滤渣2为Fe(OH)3，滤液2中加石灰乳可制备碱式氯化铜Cux(OH)yClzmH2O，滤液3中含氯化钙，据此分析解答。【详解】(l)“研磨”可增大反应物的接触面积，加快反应速率，使反应更充分，故答案为：加快反应速率，使反应更充分；(2)“碱溶”的目的是将氧化铝转化为偏铝酸钠分离除去，故答案为：将氧化铝转化为偏铝酸钠分离除去；(3)“酸溶”时生成Fe3+反应的离子方程式为4Fe3O4+O2+36H+=12Fe

21、3+18H2O；生成的Fe3+对Cu发生的氧化反应的催化原理图中，Cu失去电子，则Fe得到电子转化为N的化学式为Fe2+或FeCl2，故答案为：4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3+18H2O；Fe2+或FeCl2；(4)“酸溶”时温度不能过高，因为温度过高，盐酸挥发程度增大，空气的溶解度减小，会导致反应速率降低，酸溶不充分，故答案为：温度过高，盐酸挥发程度增大，空气的溶解度减小，导致反应速率降低，酸溶不充分；(5)若滤液2中c(Fe3+)=410-8mol/L，pH=4，则KspFe(OH)3=410-8(10-10)3=410-38，故答案为：410-38；(6)后续实验需要加入AgN

22、O3 溶液，因此溶解样品所用酸为HNO3，加入足量AgNO3溶液可检验Cl-，故答案为：HNO3；n(Cl-)=0.1mol，n(Cu2+)=0.02L1mol/L=0.2mol，由电荷守恒可知n(OH-)=2n(Cu2+)-n(Cl-)=0.2 mol2-0.1 mol=0.3mol，m(Cl-)=0.1mol35.5 gmol-1=3.55 g，m(Cu2+)=0.2mol64 gmol-1=12.8g，m(OH-)=0.3mol17g/mol=5.1 g，n(H2O)=0.1mol，则xyzm=n(Cu2+)n(OH-)n(Cl-)n(H2O)=2311，即化学式为Cu2(OH)3ClH

23、2O，故答案为：Cu2(OH)3ClH2O。6在高温下， Al与Fe2O3发生铝热反应后得到的固体混合物中主要含有Al2O3、Fe，还含有少量Fe2O3。从该样品中固体混合物分离出Al2O3，并回收Fe和Fe2O3的流程如下：已知：NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al（OH）3 + NaHCO3回答下列问题：（1）固体的成分是_。溶液的溶质是_。（2）加入过量NaOH溶液时，发生反应的离子方程式是_。（3）白色固体与NaOH溶液反应的离子方程式是_。【答案】Fe和Fe2O3 NaHCO3 Al2O3 + 2OH-= 2AlO2- + H2O Al（OH）3 + OH-= AlO2-

24、 + 2H2O 【解析】【分析】固体混合物加过量NaOH溶液得到溶液为NaAlO2和NaOH的混合溶液，固体为Fe和Fe2O3，溶液通过过量CO2得到溶液为NaHCO3溶液，固体为Al（OH）3沉淀，以此答题。【详解】固体混合物加过量NaOH溶液得到溶液为NaAlO2和NaOH的混合溶液，固体为Fe和Fe2O3，溶液通过过量CO2得到溶液为NaHCO3溶液，固体为Al（OH）3沉淀，Al（OH）3受热分解得到Al2O3。（1）固体的成分是Fe和Fe2O3；溶液的溶质NaHCO3，故答案为：Fe和Fe2O3；NaHCO3；（2）加入过量NaOH溶液时，发生反应的离子方程式是，故答案为：；（3）白

25、色固体为Al（OH）3与NaOH溶液反应的离子方程式是，故答案为：。7信息时代产生的电子垃圾处理不当会对环境构成威胁。某研究小组将废弃的线路板处理后，得到含Cu、Al及少量Fe的金属混合物，并设计如下流程制备硫酸铜和硫酸铝晶体。请回答：（1）步骤所涉及的实验操作方法中，属于过滤的是_（填序号）。（2）步骤中Cu、Al、Fe均能与稀硫酸和浓硝酸的混合物在加热条件下反应，其中氮元素全部转化为NO。该步骤中稀硫酸的作用是_。（3）下列关于步骤的说法正确的是_（填字母）。a 沉淀B为白色固体b H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+c 可以用Ba(OH)2溶液替换NaOH溶液（4）已知AlO2-+

26、4H+=Al3+ + 2H2O。由沉淀B制取Al2(SO4)318H2O的操作是：将沉淀B转移到烧杯中，_，将溶液加热蒸发、冷却结晶、过滤得到产品。【答案】 提供H+和SO42 b 加入氢氧化钠溶液至沉淀不再减少，过滤，向所得滤液中加入足量稀硫酸，充分反应 【解析】【分析】第步稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe发生反应生成Cu2+、Al3+、Fe3+、Fe2+，所以溶液A中的离子是Cu2+、Al3+、Fe3+、Fe2+；第步加H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+；过氧化氢做氧化剂不引入杂质，对环境无污染，再加入氢氧化钠使Al3+、Fe3+形成氢氧化物沉淀；第步将硫酸铜溶液蒸发结晶

27、得到五水硫酸铜晶体；在沉淀B中加NaOH和Al(OH)3反应生成NaAlO2，再在滤液中加H2SO4生成Al2(SO4)3，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体，据此分析解答。【详解】(1)根据上述分析，步骤所涉及的实验操作方法中，步骤中分离得到了沉淀B，为过滤，步骤中得到了五水硫酸铜晶体，也是过滤，因此属于过滤的是和，故答案为：；(2)步骤中Cu、Al、Fe均能与稀硫酸和浓硝酸的混合物在加热条件下反应，其中氮元素全部转化为NO，3Cu+8H+2NO3-3Cu2+2NO+4H2O，该步骤中稀硫酸可以提供H+参与反应，同时提供SO42，在中形成硫酸铜晶体，故答案为：提供H+和SO42；(3)a.

28、 沉淀B的主要成分中有氢氧化铁，是红褐色固体，故a错误；b. H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，便于与铜离子分离，故b正确；c. 如果用Ba(OH)2溶液替换NaOH溶液，则会生成硫酸钡沉淀，因此不可以用Ba(OH)2溶液替换NaOH溶液，故c错误；故答案为：b；(4)已知AlO2-+ 4H+=Al3+ + 2H2O。由沉淀B制取Al2(SO4)318H2O，需要将氢氧化铝和氢氧化铁先分离，可以用氢氧化钠溶解氢氧化铝，过滤除去氢氧化铁固体，然后将溶液酸化即可得到Al2(SO4)3，因此步骤为：将沉淀B转移到烧杯中，加入氢氧化钠溶液至沉淀不再减少，过滤，向所得滤液中加入足量稀硫酸，充分反

29、应，将溶液加热蒸发、冷却结晶、过滤得到产品，故答案为：加入氢氧化钠溶液至沉淀不再减少，过滤，向所得滤液中加入足量稀硫酸，充分反应。8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、的名称是_。（3）生成滤渣C的离子方程式为_。（4）取100 mL滤液B，加入200mL 1.0 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 【解析】【分析】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。【详解】（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、