化学化学铝及其化合物推断题的专项培优练习题含答案附答案解析.docx

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化学化学铝及其化合物推断题的专项培优练习题含答案附答案解析

2020-2021【化学】化学铝及其化合物推断题的专项培优练习题（含答案）附答案解析

一、铝及其化合物

1．铝、铁、硅的单质及化合物在工业生产中具有广泛应用，工业上常用某矿石（主要成分有Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2等）来制备绿矾（FeSO4·7H2O）和氧化铝，其工艺流程如图：

回答下列问题：

（1）滤渣1的成分是___，举例说明滤渣2的用途___。

（2）用离子方程式表示溶液A加入过量铁粉的目的是___。

（3）写出由滤液1生成滤液2的离子方程式___。

（4）过程1、2、3均涉及分离操作，所需玻璃仪器有___。

（5）由溶液B得到绿矾的具体操作为___、过滤、洗涤和干燥。

（6）过程3需要加入的试剂A是___，写出此过程的离子方程式___。

【答案】Fe2O3、FeO制备硅胶，作干燥剂将Fe3+全部还原为Fe2+AlO2-+4H+=Al3++2H2O漏斗、烧杯和玻璃棒蒸发氨水Al3++3NH3﹒H2O=Al（OH）3↓+3NH4+

【解析】

【分析】

Al2O3属于两性氧化物，Fe2O3、FeO都是碱性氧化物，SiO2属于酸性氧化物，因此，矿石中的Al2O3和SiO2能溶于氢氧化钠溶液，Fe2O3、FeO溶于氢氧化钠溶液，滤渣1的成分是Fe2O3、FeO；滤液1中的溶质有NaAlO2和Na2SiO3，加入过量盐酸后，AlO2-转化为Al3+，SiO32-转化为H2SiO3的白色胶状沉淀，滤液2的主要溶质是AlCl3，滤渣2的成分是H2SiO3，可用于制备硅胶，作干燥剂；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；Fe2O3、FeO都能溶于稀硫酸，分别得到Fe2（SO4）3和FeSO4，溶液A的溶质有Fe2（SO4）3和FeSO4，加入过量铁粉，将Fe3+全部还原为Fe2+，溶液B为FeSO4。

【详解】

（1）由分析可知滤渣1的成分是Fe2O3、FeO；滤渣2的成分是H2SiO3，可用于制备硅胶，作干燥剂，故答案为：

Fe2O3、FeO；制备硅胶，作干燥剂；

（2）Fe2O3、FeO都能溶于稀硫酸，分别得到Fe2（SO4）3和FeSO4，溶液A的溶质有Fe2（SO4）3和FeSO4，加入过量铁粉，将Fe3+全部还原为Fe2+，反应的离子方程式为：

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．铁和铝是科技、生产、生活中应用最广泛的金属材料。

现有铁、铝的混合物进行如下实验：

（1）操作X的名称是_____。

（2）气体A是_____。

（3）A与Cl2混合光照可能发生爆炸，生成_____（填化学式），A在该反应中作为_____（填“氧化剂”或“还原剂”）。

（4）溶液B中阴离子除OH-外还有_____，溶液D中存在的金属离子为_____。

【答案】过滤H2（或氢气）HCl还原剂AlO2-Fe2+

【解析】

【分析】

金属混合物中Fe与NaOH溶液不反应，而Al可以与NaOH溶液反应产生NaAlO2、H2，NaAlO2易溶于水，所以气体A是H2，溶液B是NaAlO2与NaOH的混合溶液，固体C是Fe，Fe是比较活泼的金属，与HCl发生置换反应产生FeCl2和氢气，因此溶液D为FeCl2，据此分析解答。

【详解】

（1）操作X的名称是分离难溶性的固体与可溶性液体混合物的方法，名称是过滤；

（2）气体A是H2；

（3）A是H2，H2和Cl2的混合气体光照会发生爆炸，反应生成HCl，在该反应中，氢元素的化合价升高，失去电子，被氧化，所以H2作还原剂，；

（4）溶液B是反应产生的NaAlO2与过量的NaOH的混合溶液，所以溶液B中阴离子除OH-外还有AlO2-；铁可以和盐酸反应生成FeCl2和H2，溶液D中含有的金属离子为Fe2+。

【点睛】

本题考查金属铁以及金属铝的化学性质。

注意知识的积累是解题的关键，HCl的氧化性比较弱，只能把Fe氧化为Fe2+，Cl2、H2O2具有强氧化性，可以把Fe氧化为Fe3+；Al既可以与酸反应产生氢气，也可以与强碱溶液反应反应氢气，等物质的量的铝与足量的酸、碱反应产生氢气的物质的量相等。

3．A是一种红棕色金属氧化物；B、D是金属单质；J是一种难溶于水的白色化合物，受热易分解。

回答下列问题：

（1）A、E、J、G的化学式分别为___、___、___、___。

（2）C转化为I的离子方程式为___。

（3）H和I反应生成J的离子方程式为___。

（4）如何检验E溶液中大量存在的阳离子?

___。

【答案】Fe2O3FeCl2Al（OH）3Fe（OH）3Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2OAl3++3AlO2-+6H2O═4Al（OH）3↓取E溶液2mL于试管中，滴入几滴KSCN溶液，无现象，再滴入几滴氯水，溶液呈血红色，则含有Fe2+

【解析】

【分析】

A是一种红棕色金属氧化物，则A是Fe2O3，红褐色沉淀G为Fe（OH）3，分解可以生成氧化铁，则F是 Fe（OH）2．B、D是金属单质，Fe2O3和B在高温下能反应生成金属单质D，则该反应是铝热反应，B是Al，D是Fe，C是Al2O3，J是一种不溶于水的白色化合物，受热容易分解成C，则J是Al（OH）3，由转化关系可知，I是NaAlO2，H是AlCl3；铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，E和氨水反应生成 Fe（OH）2，则E是 FeCl2，以此解答该题。

【详解】

（1）由以上分析可知，则A为Fe2O3，E是FeCl2，J是Al（OH）3，G是Fe（OH）3；

（2）氧化铝是两性氧化物，与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，反应离子方程式为：

Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O；

（3）铝离子和偏铝酸根之间双水解而不共存，反应的离子方程式为Al3++3AlO2-+6H2O═4Al（OH）3↓；

（4）E是FeCl2，检验亚铁离子，可取E溶液2mL于试管中，滴入几滴KSCN溶液，无现象，再滴入几滴氯水，溶液呈血红色，则含有Fe2+。

4．钠、铝和铁是三种重要的金属。

请回答：

（1）请画出钠的原子结构示意图_______，根据钠的原子结构示意图可得出钠的哪些性质？

（写出一条）_________。

（2）这三种金属的金属活动性由强到弱的顺序是_________。

（3）小块金属钠投入水中，发生反应的化学方程式为_______________；可观察到的实验现象是_________（填字母）。

a.钠沉到水底   b.钠熔成小球   c.小球四处游动  d.水变红色 

（4）铝与稀硫酸反应的离子方程式为_________________________________。

【答案】

强还原性Na＞Al＞Fe2Na+2H2O=2NaOH+H2↑bc2Al+6H+=2Al3++3H2↑

【解析】

【分析】

（1）钠原子核外有11电子；最外层小于4个电子的原子易失去电子；

（2）结合金属活动顺序表判断；

（3）Na的密度小于水，钠的熔点较低，钠和水反应生成NaOH和氢气同时放出大量热，钠受力不均导致四处游动；

（4）Al溶于稀硫酸生成硫酸铝和氢气。

【详解】

（1）钠原子核外有11电子，则钠原子的结构示意图是

，最外层只有1个电子，易失电子，具有强还原性；

（2）由金属活动顺序可知，Na、Al、Fe的金属性强弱顺序为Na＞Al＞Fe；

（3）Na的密度小于水，所以钠会浮在水面上，钠的熔点较低，钠和水反应生成NaOH和氢气同时放出大量热使钠熔融发出嘶嘶的响声，钠受力不均导致四处游动，生成NaOH导致溶液呈碱性，但是水中没有滴加酚酞，则溶液不变色，故发生反应的化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，实验现象正确的是bc；

（4）Al溶于稀硫酸生成硫酸铝和氢气，发生反应的离子方程式为2Al+6H+=2Al3++3H2↑。

5．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（CoC2O4•2H2O）的工业流程如图。

已知：

①草酸钴晶体难溶于水，②RH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①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（CoC2O4•2H2O）：

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、NiSO4、FeSO4、Al2（SO4）3及过量的硫酸，滤渣Ⅰ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Ⅱ为氢氧化铁、氢氧化铝，向滤液中加入RH，Ni2+溶于有机层，操作①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Ⅰ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①得到水层和有机层，则操作①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。

6．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

【解析】

【分析】

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。

【详解】

（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：

。

【点睛】

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。

7．我国某地粉煤灰中主要含有Al2O3，除此之外还含有Ga2O3及少量Fe2O3、CaO、MgO和SiO2等物质。

已知从粉煤灰中回收铝并提取镓的工艺流程如下所示：

回答下列问题：

（1）焙烧前，应将粉煤灰与纯碱粉末充分混合，其原因是____；混合焙烧时，Al2O3、Ga2O3均发生类似于SiO2的反应，试写出Ga2O3在此过程中发生反应的化学方程式：

____。

（2）滤渣的成分是____；含铝混合液中除了大量A13+之外，还有Fe3+和少量Mg2+，由混合液制取纯净Al（OH）3的实验方案是_____。

（3）洗脱液中往往还有少量Fe3+，需要进一步分离。

若使Fe3+恰好完全沉淀[c（Fe3+）=l×l0-5mol·L-l]时，Ga3+浓度至少为_____mol·L-l才会开始沉淀。

（已知：

。

）

（4）电解过程中，Ga3+与NaOH溶液反应生成GaO2-，GaO2-在阴极放电，则电解方程式为____；电解过程中需要保持溶液为pH=11以上的原因是___。

【答案】增大反应物接触面积，加快化学反应速率Ga2O3+Na2CO3

2NaGaO2+CO2↑H2SiO3或H4SiO4向混合液中加入过量NaOH，过滤，向滤液中通入足量CO2，再过滤3.5×10-2mol/L

抑制

水解，并阻止H+在阴极放电降低电解效率

【解析】

【分析】

混合焙烧时，Al2O3、Ga2O3、SiO2与Na2CO3反应，生成可溶性盐NaAlO2、NaGaO2、Na2SiO3，CaO、MgO、Fe2O3不发生反应；将固体溶解，MgO、Fe2O3不溶于水，CaO溶于水生成Ca（OH）2，溶液中溶质为Ca（OH）2、NaAlO2、NaGaO2、Na2SiO3、Na2CO3；加入盐酸后，溶液中溶质为FeCl3、MgCl2、CaCl2、AlCl3、GaCl3、NaCl，生成的硅酸不溶，滤渣为H2SiO3或H4SiO4，然后将滤液进行树脂吸附，得到含铝混合液和洗脱液，然后将洗脱液中的Fe3+除去，最终通过电解

制备Ga。

【详解】

（1）将粉煤灰与纯碱粉末充分混合，可以增大反应物接触面积，加快化学反应速率；SiO2与Na2CO3固体在加热条件下能够生成Na2SiO3、CO2，因此Ga2O3在此过程中发生反应的化学方程式为：

Ga2O3+Na2CO3

2NaGaO2+CO2↑；

（2）由上述分析可知，滤渣为：

H2SiO3或H4SiO4；Al（OH）3为两性氢氧化物，能溶于强碱溶液，而Fe（OH）3、Mg（OH）2不溶于强碱溶液，因此可将Al元素转化为偏铝酸盐，然后通入CO2制取纯净的Al（OH）3，实验方案为：

向混合液中加入过量NaOH，过滤，向滤液中通入足量CO2，再过滤；

（3）当c（Fe3+）恰好为l×l0-5mol·L-l时，

，若此时Ga3+恰好开始沉淀，则

；

（4）电解过程中，

中Ga元素从+3价降低至0价，发生还原反应生成Ga，阳极为水失去电子生成氧气，电解总反应为：

；

属于弱酸阴离子，能够发生水解生成Ga（OH）3，会降低产率，若溶液酸度过高，则溶液中H+可能会发生还原反应生成H2，会降低阴极电解效率。

8．金属Co、Ni性质相似,在电子工业以及金属材料上应用十分广泛.现以含钴、镍、铝的废渣（含主要成分为CoO、Co2O3、Ni、少量杂质Al2O3）提取钴、镍的工艺如下:

（1）酸浸时SO2的作用是___________________________________。

（2）除铝时加入碳酸钠产生沉淀的离子反应_________________________________。

（3）用CoCO3为原料采用微波水热法和常规水热法均可制得H2O2分解的高效催化剂CoxNi（１－x）Fe2O4（其中Co、Ni均为＋2价）.如图是用两种不同方法制得的CoxNi（１－x）Fe2O4在10℃时催化分解6％的H2O2溶液的相对初始速率随x变化曲线.

①H2O2的电子式_________________________________。

②由图中信息可知:

_________________________________法制取的催化剂活性更高。

③Co2＋、Ni2＋两种离子中催化效果更好的是_________________________________。

（4）已知煅烧CoCO3时,温度不同,产物不同.在400℃充分煅烧CoCO3,得到固体氧化物的质量2.41g,CO2的体积为0.672L（标况下）,则此时所得固体氧化物的化学式为____________。

【答案】还原剂或将Co3+还原为Co2+2Al3++3CO32-+3H2O=2Al（OH）3↓+3CO2↑

微波水热Co2+Co3O4

【解析】

【分析】

第一步酸浸，将氧化物全部变为离子，加入的

具有还原性，可将

还原为

，第二步加入的碳酸钠，

和

可以发生双水解反应，将铝变为沉淀除去，接下来用萃取剂除去镍，此时溶液中只剩下

，再加入

将

转变为

沉淀即可，本题得解。

【详解】

（1）根据分析，

作还原剂；

（2）根据分析，

和

发生双水解反应

；

（3）①画出过氧化氢的电子式即可

；

②根据题图可以看出微波水热法具有更高的反应速率；

③当x增大，催化剂中的

比例增大，

比例减小，而x增大时过氧化氢的分解速率也在增大，说明

的催化效果更好；

（4）首先根据

算出

的物质的量，根据碳原子守恒可知碳酸钴的物质的量也为0.03mol，再根据钴原子守恒，2.41g固体中有0.03mol钴原子，剩下的全为氧原子，解得氧原子的物质的量为0.04mol，因此所得固体氧化物的化学式为

。

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

【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．钴元素由于其良好的物理化学性质，被广泛应用于生产生活中。

利用含钴废料（含CoO、Co2O3、金属Al、Li等）制取CoCl2·6H2O的流程图如图所示

（1）写出步骤I中主要反应的化学方程式_______。

（2）步骤II中可用盐酸代替H2SO4与H2O2的混合液，但缺点是___________。

（3）步骤III①中Na2CO3溶液的作用是__________。

（4）若在实验室煅烧CaCO3，所需硅酸盐材质的仪器除酒精灯和玻璃棒外，还有______（填仪器名称）。

（5）操作①的步骤是______、________、过滤、洗涤、干燥。

洗涤过程中可以用乙醇和水的混合液代替水的优点是_______。

（6）CoCl2•6H2O晶体受热易分解，取119g该晶体加热至某一温度，得到CoCl2•xH2O晶体83g，则x=_____。

【答案】2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑、2Li+2H2O=2LiOH+H2↑氧化产物为氯气会污染环境调节pH除去Al3+，坩埚、泥三角蒸发浓缩冷却结晶减少晶体的溶解损失2

【解析】

【分析】

含钴废料（含CoO、Co2O3