2020-2021高考化学铝及其化合物推断题(大题培优 易错 难题)及答案解析

2020-2021高考化学铝及其化合物推断题(大题培优易错难题)及答案解析一、铝及其化合物
1．
(1)选用方案I时，X应该具有的性质是__________，残留物应该具有的性质是
__________；
(2)选用方案Ⅱ从某黑色粉末(含有MnO2和CuO)中分离X(MnO2)，加入的试剂是_______；王同学参照以上方案I和Ⅱ，设计以下实验方案除去AlCl3固体中的FeCl3。

(3)操作①所需的玻璃仪器为_____________；
(4)试剂a为_____________；试剂b为________；
(5)请描述操作②的步骤：____________；
(6)李同学认为在溶液C中滴加适量的试剂b就能得到溶液E，从而得到AlCl3固体，你
______(填“赞同”或“不赞同”)李同学，理由是______。

【答案】有挥发性（或易升华）受热不挥发，且具有较高的热稳定性稀盐酸(或稀硫酸或稀硝酸) 烧杯、、漏斗、玻璃棒过量的NaOH(或KOH)溶液适量的盐酸将溶液加热浓缩，然后冷却浓溶液，过滤即可得到固体氯化铝不赞同会得到含有NaCl杂质的AlCl3【解析】
【分析】
(1)加热X的混合物进行分离可得X，X应具有挥发性或易升华的性质，则残留物难挥发；
(2)从MnO2和CuO中分离MnO2，应加入酸的稀溶液；
除去AlCl3固体中的FeCl3，应先水溶解，然后加入过量的NaOH溶液分别生成Fe(OH)3沉淀和NaAlO2溶液，过滤分离后，再向滤液中通入过量的CO2气体生成Al(OH)3沉淀，过滤后将沉淀经洗涤后溶解于盐酸中得AlCl3溶液，在酸性条件下蒸发结晶可到AlCl3，以此解答(3)～(6)小题。

【详解】
(1)加热X的混合物进行分离可得X，X应具有挥发性或易升华的性质，残留物具有加热难挥发的性质；
(3)根据上述分析可知：操作①为过滤操作，所需的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒；
(4)由以上分析可知试剂a为过量的NaOH(或KOH)溶液，试剂b为适量的盐酸；
(5)操作②是从AlCl3溶液中获得AlCl3固体，由于该盐是强酸弱碱盐，容易发生水解反应，水解产生Al(OH)3和 HCl，HCl易挥发，所以为防止盐水解，导致物质变质，应该在HCl气
氛中加热蒸发结晶可到AlCl3，操作方法为将溶液加热浓缩，然后冷却浓溶液，过滤即可得到固体氯化铝；
(6)若在NaAlO2溶液中滴加盐酸，就会得到AlCl3和NaCl的混合溶液，蒸发结晶不能得到纯净的氯化铝固体，得到的是含有杂质NaCl的AlCl3，所以不赞同李同学的观点。

【点睛】
本题考查物质的分离提纯的实验设计，注意把握物质的分离、提纯的基本操作方法，要结合Al(OH)3的两性分析判断，注意把握物质的性质，根据性质设计实验方案。

2．由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。

工艺流程如下：
（注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）
（1）工业上电解法获得金属铝的过程中，须在氧化铝中加入______，其目的是____。

（2）精炼前，需清除坩埚内的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，铝与氧化铁反应的化学方程式为：__________。

（3）将Cl2连续通入粗铝熔体中，杂质随气泡上浮除去。

气泡的成分有____；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中的物质有________。

（4）在用废碱液处理A时，写出主要反应的离子方程式______。

（5）镀铝电解池中，以钢材镀件和铝为电极，熔融盐做电解液。

则金属铝为________极。

电镀选择在170℃下进行的原因是_________。

采用的加热方式最好是_________。

（填字母选项）
A 水浴 b 油浴 c 直接强热快速升温至170℃
（6）钢材表面镀铝之后，能有效防止钢材腐蚀，其原因是_______。

【答案】冰晶石或Na3AlF6降低氧化铝熔融所需的温度 2Al＋Fe2O3高温2Al2O3＋2Fe Cl2、HCl和AlCl3 NaCl Cl2＋2OH- =Cl-＋ClO-＋H2O H++OH-=H2O 阳极，防止氯化铝升华损失
b 铝在钢材表面形成致密的氧化铝膜，保护了内层金属
【解析】
【分析】
(1)根据氧化铝的熔点高，为降低其熔点，常加入冰晶石；
(2)氧化铁和铝在高温的条件下生成氧化铝和铁；
(3)粗铝含有一定量的金属钠和氢气，钠、铝和氯气反应生成了氯化钠和氯化铝，氢气和氯气发生反应生成氯化氢，以及NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华，在结合物质之间的反应来分析；
(4)酸性气体能和强碱反应，用烧碱来处理尾气；
(5)电镀池中镀件金属作阳极，金属发生氧化反应；根据氯化铝在在181℃升华；根据水浴的最高温度为100℃，油浴的温度大于100℃，且受热均匀；
(6)根据氧化铝的性质来回答。

【详解】
(1)氧化铝的熔点高，为降低其熔点，常加入冰晶石；
(2)氧化铁和铝在高温的条件下生成氧化铝和铁：2Al＋Fe2O3高温2Al2O3＋2Fe；
(3)粗铝含有一定量的金属钠和氢气，钠、铝和氯气反应生成了氯化钠和氯化铝，氢气和氯气发生反应生成氯化氢，其中氯化钠熔点为801℃，较高，是固态杂质随气泡上浮，气泡的主要成分有Cl2、HCl、AlCl3；
(4)A中有氯气以及氯化氢，均能和烧碱反应，用于尾气处理，实质为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-
+H2O，H++OH-=H2O；
(5)电镀池中镀件金属铝作阳极，金属铝失电子发生氧化反应；氯化铝在在181℃升华，所以电镀选择在170℃下进行；
水浴的最高温度为100℃，油浴的温度大于100℃，且受热均匀，所以控制温度在170℃下进行的方式最好是油浴，故选：b；
(6)铝金属表面形成的致密氧化铝膜具有保护作用，致密的氧化膜能隔绝钢材与空气中的
O2、CO2和H2O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生。

3．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 SiO2 Fe+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。

4．阅读下面信息，推断元素，按要求回答问题：
【答案】ACD 一定含有铝元素 Mg（OH）2 SiO32-＋2H＋=H2SiO3↓ 2C +SiO2 高温
Si +
2CO↑
【解析】
【分析】
(1)H2和O2常温下为气体，而C、S常温下为固体；
(2)Al具有②中元素的性质，四种元素可能有1种是铝元素；
(3)白色沉淀应为碱，短周期元素中只有Mg(OH)2符合；
(4)滤液中加入过量的盐酸溶液，得到的应是难溶于水的弱酸，可为H2SiO3或H4SiO4；
(5)已知X、Y、Z、W四种元素中的3种为Mg、Al、Si，只有X为碳时才符合X与W同主族且X原子序数最小的条件。

【详解】
(1)A．X若为氢时，其最外层电子数为1，无内层电子，且H2常温下为气体，不合理，故A 错误；
B．X若为C时，满足最外层电子数均不少于最内层电子数，且C常温下为固体，合理，故B正确；
C．X若为氧时，满足最外层电子数均不少于最内层电子数，但O2或O3常温下为气体，不合理，故C错误；
D．X若为硫，其原子序数是16，原子序数比X大的Y、Z、W不可能都是短周期元素，不合理，故D错误；
故答案为：ACD；
(2)Al能与氧气反应，且Al2O3能溶于稀硫酸，也能溶于NaOH溶液，且氧化铝的式量是102，均满足信息②，则四种元素一定有1种是铝元素；
(3)对所有短周期元素进行试探，唯有镁元素符合性质，可知白色沉淀物的化学式为
Mg(OH)2；
(4)唯有硅元素在④变化中最终得到白色沉淀H2SiO3(或H4SiO4)，生成该白色沉淀的离子方程式为SiO32-+2H+=H2SiO3↓(或SiO32-+2H++H2O=H4SiO4↓)；
(5)已知X、Y、Z、W四种元素中的3种为Mg、Al、Si，只有X为碳时才符合X与W同主族
且X原子序数最小的条件，则C与SiO2在高温下反应的化学方程式为2C +SiO2 高温
Si +
2CO↑。

5．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，1 mol E单质与足量酸作用，在标准状况下能产生33.6 L H2；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、PCl5 Al2O3两性氧
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=
33.6L
22.4L/mol×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。

6．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_+ H2O SiO2+2OH_ =SiO32﹣+H2O2Al2O3==4Al+ 3O2↑氧化铝中含有二氧化硅杂质Al2O3+N2+3C2AlN+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-=2 AlO2－+ 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+3C2AlN+3CO；正确答案：Al2O3+N2+3C2AlN+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。

7．某氧化铝样品中含有氧化铁和二氧化硅(一种酸性氧化物)杂质，现欲制取纯净的氧化铝，某同学设计如下的实验方案。

回答下列问题：
(1)在操作①中要用到的玻璃仪器有_____________________________________________;
(2)沉淀C的化学式是_____________。

滤液B中含有的溶质有__________(写化学式)；
(3)步骤③的离子方程式为_____________________________________。

【答案】烧杯、漏斗、玻璃棒 SiO2 NaAlO2、NaCl、NaOH AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-
+Al(OH)3↓
【解析】
【分析】
氧化铝样品中含有氧化铁和二氧化硅，加入过量盐酸氧化铝、氧化铁溶解生成氯化铝、氯化铁溶液，过滤得到沉淀C为二氧化硅，滤液为氯化铁溶液和氯化铜溶液，加入过量氢氧化钠溶液生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠溶液，过滤得到沉淀D为Fe(OH)3，滤液为
NaAlO2，通入过量二氧化碳气体反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，过滤得到氢氧化铝沉淀，加热分解生成氧化铝。

【详解】
(1)步骤①为过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；
(2)沉淀C为不溶于盐酸的二氧化硅；氧化铝与过量盐酸反应生成氯化铝，氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，滤液A中为氯化铝、氯化铁、盐酸，滤液A中加入过量NaOH，氯化铝与
碱反应生成偏铝酸钠和氯化钠，氯化铁与碱反应生成氢氧化铁沉淀和氯化钠，盐酸与碱反应生成氯化钠，则滤液B中有NaAlO2、NaCl、NaOH；
(3)步骤③为二氧化碳和偏铝酸钠溶液的反应，离子方程式为：AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-
+Al(OH)3↓。

8．简要回答下列问题
（1）医疗上，常用胃舒平[主要成分Al(OH)3]来治疗胃酸（主要成分盐酸）过多，其理由是__________（用离子方程式表示）。

（2）生活中不能用铝制容器储存氢氧化钠溶液的原因是__________（用化学方程式表示）。

（3）工业制备漂白粉原理是__________（用化学方程式表示）。

（4）人们常用雕花玻璃装饰房间。

在玻璃上雕花时发生反应的化学方程式是__________。

（5）硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，向其中通入过量的CO2，会出现软而透明的凝胶胶体，其化学方程式是__________。

【答案】3H++Al(OH)3＝Al3++3H2O Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O；
2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3
【解析】
【分析】
玻璃的主要成分之一为二氧化硅，它是酸性氧化物，不能与硫酸、硝酸、盐酸等发生反应，但能与氢氟酸发生反应。

不过，二氧化硅与氢氟酸反应，表现的不是酸性氧化物的性质，是氢氟酸特有的性质。

【详解】
(1)胃舒平中的Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应，生成氯化铝和水，其理由是3H++Al(OH)3＝
Al3++3H2O；
答案为：3H++Al(OH)3＝Al3++3H2O；
(2)生活中不能用铝制容器储存氢氧化钠溶液，因为铝表面的Al2O3与NaOH反应后，里面的Al与NaOH溶液继续反应，化学方程式为Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O；
2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑；
答案为：Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O；2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑；
(3)工业上利用氯气与石灰乳反应生产漂白粉，反应的化学方程式为
2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O；
答案为：2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O；
(4)在玻璃上雕花是利用氢氟酸与玻璃中的SiO2发生复分解反应，反应的化学方程式为
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；
答案为：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；
(5)向硅酸钠水溶液中通入过量的CO2，会出现软而透明的硅酸凝胶和NaHCO3，反应的化学方程式为Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3；
答案为：Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3。

【点睛】
“向硅酸钠水溶液中通入过量的CO 2”，若不注意审题，我们很容易写成
Na 2SiO 3+CO 2+H 2O=H 2SiO 3↓+Na 2CO 3，解题时，对关键词“过量”一定要引起高度重视。

9．用含钴废料(主要成分为Co ，含有一定量的Ni 、Al 2O 3、Fe 、SiO 2等)制备草酸钴晶体(CoC 2O 4•2H 2O)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) H 2O 2是种绿色氧化剂，写出加入H 2O 2后发生反应的离子方程式
________________________________________。

(4)加入氧化钴的目的是______________________________。

(5)加入(NH 4)2C 2O 4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KMnO 4标准液滴定草酸根离子(C 2O 42-) ，测定溶液中C 2O 42-的浓度， KMnO 4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】SiO 2 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 2++3+2222Fe +H O +2H =2Fe +2H O 调节pH
2+2
242242Co +C O +2H O=CoC O 2H O -⋅↓ 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 、Al 2O 3、Fe 、SiO 2等)制备草酸钴晶体(CoC 2O 4•2H 2O)：粉碎后用硫酸溶解，SiO 2不与硫酸反应，过滤得到滤液中含有CoSO 4、NiSO 4、FeSO 4、Al 2(SO 4)3及过量的硫酸，滤渣Ⅰ为SiO 2，滤液中加入过氧化氢和CoO ，将Fe 2+氧化为Fe 3+，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 ，Ni 2+溶于有机层，操作①为分液，向水层加入(NH 4)2C 2O 4，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，SiO 2不与硫酸反应，滤渣Ⅰ为SiO 2；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）H 2O 2氧化亚铁离子生成铁离子，离子方程式为：
2++3+2222Fe +H O +2H =2Fe +2H O ；
（4）加入氧化钴的目的是调节溶液的pH ，将浸出液中Fe 3+和Al 3+全部沉淀；
（5）加入(NH 4)2C 2O 4反应的离子方程式为：2+2242242Co +C O +2H O=CoC O 2H O -⋅↓，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。

10．明矾[KAI(SO 4)2∙12H 2O]是一种重要的化工产品，在生产、生活中都有广泛的用途。

某工厂计划利用炼铝厂的废料铝灰(含Al 、A12O 3、少量SiO 2和FeO∙xFe 2O 3)为原料生产明矾产品，设计的生产工艺流程如下：
己知：[]36sp 3K Fe(OH)=1.010
-⨯
请回答下列问题： (1)检验滤液A 中是否存在Fe 2+，可用K 3[Fe(CN)6]溶液，请写出其检验的离子反应方程式____。

(2)沉淀器中加入KMnO 4溶液的作用是____；有人认为该生产流程较为复杂，可以用____溶液(填化学式)代替KMnO 4溶液而使操作Ⅰ和操作Ⅱ过程得到优化。

(3)操作Ⅲ是 ___、____(填操作名称)、过滤、洗涤；在洗涤晶体时采用的洗涤剂最合适的是 ___(填正确答案标号)。

A ．稀硫酸
B ．蒸馏水
C ．70%酒精
(4)明矾可作净水剂，其净水原理是 ____用离子方程式表示)。

(5)在沉淀器中调pH=3，请计算说明Fe 3+是否完全沉淀(当Fe 3+离子浓度小于或等于1.0x 10-5 mol/L 时，可以认为溶液中无该离子)____。

【答案】2Fe(CN)63- +3Fe 2+= Fe 3[Fe(CN)6]2↓ 氧化Fe 2+为Fe 3+ H 2O 2 蒸发浓缩 冷却结晶
C Al 3++3H 2O ƒAl(OH)3(胶体)+3H + 由[]36sp 3K Fe(OH)=1.010-⨯可知，
()()()3336
336
35sp 113
Fe OH Fe 1.010K c ?c 1.010c 1.010mol /L 1.010mol /L (1.010)+-+-----⨯==⨯==⨯>⨯⨯，，所以Fe 3+没有沉淀完全。

【解析】
【分析】 铝灰含Al 、A12O 3、少量SiO 2和FeO∙xFe 2O 3，加稀硫酸，得到滤渣∣为SiO 2，滤液中含有Al 3+、Fe 2+、Fe 3+，加入KMnO 4溶液，氧化
Fe 2+为Fe 3+，加KOH 溶液调节pH ，将Fe 3+反应生成Fe(OH)3的红褐色沉淀除去，所以滤渣Ⅱ为Fe(OH)3沉淀，紫红色溶液B 中含MnO 4-，加入MnSO 4，发生歧化反应，生成MnO 2的黑色固体，得到无色溶液中主要含有Al 3+，加入K 2SO 4，生成明矾[KAI(SO 4)2∙12H 2O]晶体。

【详解】
（1）Fe 2+与K 3[Fe(CN)6]溶液反应生成Fe 3[Fe(CN)6]2的蓝色沉淀，其离子反应方程式为：2Fe(CN)63- +3Fe 2+= Fe 3[Fe(CN)6]2↓，故答案为：2Fe(CN)63- +3Fe 2+= Fe 3[Fe(CN)6]2↓。

（2）KMnO 4溶液具有强氧化性，氧化Fe 2+为Fe 3+，过氧化氢也具有强氧化性，也能将Fe 2+氧化为Fe 3+，可以用H 2O 2溶液代替KMnO 4溶液，故答案为：氧化Fe 2+为Fe 3+；H 2O 2。

（3）得到明矾[KAI(SO 4)2∙12H 2O]晶体，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；
[KAI(SO 4)2∙12H 2O]易溶于水，也与稀硫酸反应，所以用70%的酒精洗涤晶体，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；C 。

明矾可作净水剂，[KAI(SO 4)2∙12H 2O]中Al 3+水解生成氢氧化铝的胶体，吸附水中悬浮的颗粒，其离子反应方程式为：Al 3++3H 2O ƒ
Al(OH)3(胶体)+3H +，故答案为：Al 3++3H 2O ƒAl(OH)3(胶体)+3H +；
（5）pH=3，()()311H OH c 1.010c 1.010+---=⨯=⨯，，由[]
36sp 3K Fe(OH)=1.010-⨯可知，()()()3336
336
35sp 113Fe OH Fe 1.010K c ?c 1.010c 1.010mol /L 1.010mol /L (1.010)+-+-----⨯==⨯==⨯>⨯⨯，，所以Fe 3+没有沉淀完全，故答案为：由[]36sp 3K Fe(OH)=1.010
-⨯可知，()()()3336
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Fe OH Fe 1.010K c ?c 1.010c 1.010mol /L 1.010mol /L (1.010)+-+-----⨯==⨯==⨯>⨯⨯，，所以Fe 3+没有沉淀完全。