备战高考化学——铝及其化合物推断题的综合压轴题专题复习含答案(1)

备战高考化学——铝及其化合物推断题的综合压轴题专题复习含答案(1)
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：2 Fe3++Fe=3 Fe2+，
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：Al 3++3NH 3﹒H 2O= Al(OH)3↓+3NH 4+，故答案为：氨水；Al 3++3NH 3﹒H 2O= Al(OH)3↓+3NH 4+。

2．A 、B 、C 、D 均为中学化学中常见的物质，它们之间转化关系如图（部分产物和条件已略去）,请回答下列问题：
（1）若A 为CO 2气体，D 为NaOH 溶液，则B 的化学式为_________。

（2）若A 为AlCl 3溶液，D 为NaOH 溶液，则C 的名称为_________。

（3）若A 和D 均为非金属单质，D 为双原子分子，则由C 直接生成A 的基本反应类型为_________。

（4）若常温时A 为气态氢化物，B 为淡黄色固体单质，则A 与C 反应生成B 的化学方程式为_________。

（5）若A 为黄绿色气体，D 为常见金属，则A 与C 溶液反应的离子方程式为_________。

下列试剂不能鉴别B 溶液与C 溶液的是_________(填字母编号)。

a ．NaOH 溶液
b ．盐酸
c ．KSCN 溶液
d ．酸性KMnO 4溶液
【答案】NaHCO 3 偏铝酸钠 分解反应 2222H S SO =3S 2H O ++
2322Fe Cl =2Fe 2Cl ++-++ b
【解析】
【分析】
【详解】
(1)若A 为CO 2与过量的D 即NaOH 反应，生成碳酸氢钠；碳酸氢钠溶液与NaOH 反应可得到碳酸钠溶液；碳酸钠溶液又可以与CO 2反应生成碳酸氢钠；所以B 的化学式为NaHCO 3；
(2)若A 为AlCl 3，其与少量的NaOH 反应生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3继续与NaOH 反应生成偏铝酸钠；偏铝酸钠溶液和氯化铝溶液又可以反应生成Al(OH)3；所以C 的名称为偏铝酸钠；
(3)若A ，D 均为非金属单质，且D 为双原子分子，那么推测可能为性质较为活泼的O 2或Cl 2，A 则可能为P ，S 或N 2等；进而，B ，C 为氧化物或氯化物，C 生成单质A 的反应则一定为分解反应；
(4)淡黄色的固体有过氧化钠，硫单质和溴化银；根据转化关系，推测B 为S 单质；那么A 为H 2S ，C 为SO 2，B 为氧气；所以相关的方程式为：2222H S SO =3S 2H O ++；
(5)A 为黄绿色气体则为Cl 2，根据转化关系可知，该金属元素一定是变价元素，即Fe ；那么B 为FeCl 3，C 为FeCl 2；所以A 与C 反应的离子方程式为：2322Fe
Cl =2Fe 2Cl ++-++； a ．NaOH 与Fe 2+生成白色沉淀后，沉淀表面迅速变暗变绿最终变成红褐色，而与Fe 3+直接
生成红褐色沉淀， a 项可以；
b ．盐酸与Fe 2+，Fe 3+均无现象，b 项不可以；
c ．KSCN 溶液遇到Fe 3+会生成血红色物质，而与Fe 2+无现象，c 项可以；
d．Fe2+具有还原性会使高锰酸钾溶液褪色，Fe3+不会使高锰酸钾溶液褪色，d项可以；答案选b。

3．(某混合物甲中含有明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、Al2O3和Fe2O3。

在一定条件下由甲可实现如图所示的物质之间的转化：
请回答下列问题：
（1）写出A、B的化学式：A___，B___。

（2）试剂a最好
．．选用下列试剂中的（______）
A．NaOH溶液 B．稀盐酸 C．二氧化碳 D．氨水
写出相应的离子方程式___。

（3）写出反应②（生成溶液C和沉淀）的离子方程式___。

（4）固体D可以作为复合性的化学肥料，D中所含物质的化学式为___。

【答案】Fe2O3 Al2O3 D Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+ AlO2-+CO2+2H2O＝
Al(OH)3↓+HCO3- K2SO4和(NH4)2SO4
【解析】
【分析】
KAl(SO4)2溶于水，Al2O3和Fe2O3均不溶于水，混合物甲加水溶解后，溶液中是KAl(SO4)2，沉淀是Al2O3和Fe2O3；向沉淀中加NaOH溶液，Fe2O3不反应，Al2O3可与NaOH溶液反应生成NaAlO2，A Fe2O3，为向NaAlO2溶液中通入过量CO2可得Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠，
Al(OH)3受热分解生成B为Al2O3；向溶液中加过量氨水，溶液与过量氨水反应，Al3+被沉淀，得到氢氧化铝沉淀，溶液中剩余的是K2SO4和(NH4)2SO4，经过蒸发、结晶，得到的是K2SO4和(NH4)2SO4，以此来解答。

【详解】
（1）由上述分析可知，A为Fe2O3，B为Al2O3，
故答案为：Fe2O3；Al2O3；
（2）依据流程分析，向溶液中加入的试剂a应沉淀铝离子，应向溶液中加过量氨水，溶液与过量氨水反应，Al3+被沉淀，得到氢氧化铝沉淀，反应方程式为Al3++3NH3·H2O＝
Al(OH)3↓+3NH4+，
A. NaOH溶液若加入过量会使氢氧化铝沉淀溶解，故A错误；
B. 加稀盐酸不能得到氢氧化铝沉淀，故B错误；
C. 通入二氧化碳不能得到氢氧化铝沉淀，故C错误；
D. 加入氨水可生成氢氧化铝沉淀，且过量氨水不与氢氧化铝反应，故D正确；
故答案为：D；Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+；
（3）反应②中二氧化碳过量，反应生成沉淀和碳酸氢钠，向NaAlO2溶液中通入过量CO2可得Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠，其离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3-，
故答案为：AlO2-+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3-；
（4）向溶液中加入的试剂a应沉淀铝离子，应向溶液中加过量氨水，溶液与过量氨水反应，Al3+被沉淀，得到氢氧化铝沉淀，溶液中剩余的是K2SO4和(NH4)2SO4，经过蒸发、结晶，得到的是K2SO4和(NH4)2SO4；固体D可以作为复合性的化学肥料，D中所含物质的化学式为K2SO4和(NH4)2SO4；
故答案为：K2SO4和(NH4)2SO4。

4．实验室中有6瓶失去标签的白色固体：纯碱、氢氧化镁、氯化钡、硫酸铝、硫酸氢钠、氯化钾。

除蒸馏水、试管和胶头滴管外，无其他任何试剂和仪器。

某学生通过以下实验步骤即可鉴别它们。

请填写下列空白：
(1)各取适量固体于6支试管中，分别加入适量蒸馏水，有一支试管中的现象和其他5支明显不同，此试管中的现象是________________________，
据此现象鉴别出的一种物质是__________。

(2)分别将所剩5种溶液依次编号为A、B、C、D、E，然后进行两两混合。

观察到C没有出现任何现象；D分别和A、B、E混合时均产生了白色沉淀；B和E混合时既有白色沉淀产生，又有无色气体放出。

据此可推断出：
①A、C、D三种物质的化学式依次是________________。

②B、E两者中有一种可与A反应，它与足量A反应的离子方程式为__________________。

③在两两混合时，能最终确定B、E成分的实验现象及结论是_____________________。

(3)上述物质溶于水抑制水的电离，且溶液显酸性的物质的化学式为________，其溶液显酸性的原因是___________________。

【答案】白色固体不溶于水Mg(OH)2NaHSO4、KCl、BaCl2CO32-＋2H＋===H2O＋CO2↑B、E两溶液，与A溶液混合时产生气体的是纯碱，否则是硫酸铝NaHSO4NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO42-，所产生的H＋抑制水的电离
【解析】
【分析】
(1)只有氢氧化镁不溶于水；
(2)剩余5种物质中,KCl与其它4种物质均不反应，氯化钡与纯碱、硫酸铝、硫酸氢钠均反应生成白色沉淀，纯碱与硫酸铝发生相互促进水解反应生成沉淀和气体；
(3)只有硫酸氢钠电离显酸性，抑制水的电离。

【详解】
(1)各取适量固体于6支试管中，分别加入适量蒸馏水，有一支试管中的现象和其他5支明显不同，此支试管中的现象是物质难溶于水，据此现象鉴别出的一种物质是Mg(OH)2，
因此，本题正确答案是：白色固体不溶于水；Mg(OH)2；
(2)将所剩5种溶液依次编号为A、B、C、D、E，然后进行两两混合。

观察到C没有出现
任何现象，可以知道C为KCl；D分别和A、B、E混合时均产生了白色沉淀，可以知道D 为BaCl2；B和E混合时既有白色沉淀产生，又有无色气体放出，B、E为纯碱、硫酸铝中的一种，则A为NaHSO4。

①A、C、D三种物质的化学式依次是NaHSO4、KCl、BaCl2，
因此，本题正确答案是：NaHSO4、KCl、BaCl2；
②B、E两者中有一种可与A反应，纯碱与氢离子反应，则它与足量A反应的离子方程式为CO32-＋2H＋===H2O＋CO2↑，
因此，本题正确答案是：CO32-＋2H＋===H2O＋CO2↑；
③确定B、E成分的实验现象及结论是与A混合时产生气体的是纯碱，否则是硫酸铝，
因此，本题正确答案是：B、E两溶液，与A溶液混合时产生气体的是纯碱，否则是硫酸铝；
(3)溶于水抑制水的电离的物质的化学式为NaHSO4，其溶液显酸性的原因是NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO42-，所产生的H＋抑制水的电离，
因此，本题正确答案是：NaHSO4；NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO42-，所产生的H＋抑制水的电离。

5．重铬酸钾(K2Cr2O7)在皮革、火柴印染化学、电镀等方面应用广泛。

工业上对制革工业污泥中(主要含有Cr3+、Fe3+、Fe2+、Al3+等)Cr元素的回收与再利用工艺如图：
已知：①Al(OH)3与Cr(OH)3性质相似。

②2CrO 42-+2H+Cr2O72-+H2O。

③有关物质的溶解度曲线如图。

回答下列问题：
（1）含铬污泥预处理包括高温煅烧粉碎等步骤，其中高温煅烧的目的是__(写一条即可)，滤渣III的成分是__(填化学式)。

（2）步骤③中操作需要的玻璃仪器有__，步骤①加入H2O2的作用是__。

（3）步骤⑦反应能够发生的原因是__，写出步骤④的反应离子方程式：__。

（4）为测定产品中K2Cr2O7的含量，某兴趣小组将mg产品溶于水配制为500mL溶液，准确量取50.00mL，加入稀硫酸酸化，然后加入过量的KI充分还原，加___作指示剂，到达终点消耗30.00mL0.0500mol·L-1的Na2S2O3溶液。

则该次生产的样品中K2Cr2O7含量为__%。

(已知：Cr 2O 72-+6I -+14H +=2Cr 3++3I 2+7H 2O ，2Na 2S 2O 3+I 2=Na 2S 4O 6+2NaI)
【答案】除去蛋白质等有机物(改变污泥构造，便于酸浸等合理即可) Al(OH)3 烧杯、玻璃
棒、漏斗 将Fe 2＋氧化成Fe 3＋ K 2Cr 2O 7的溶解度小 3Cl 2＋2CrO 2－＋8OH －=2CrO 42－＋6Cl －＋
4H 2O 淀粉溶液 73.5m 【解析】
【分析】 硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr 3＋，其次是Fe 2＋、Al 3＋和 Cu 2＋，加入过量氢氧化钠，Fe 3＋、 Cu 2＋生成沉淀，滤液的成分是NaAlO 2和NaCrO 2，通入氯气，NaCrO 2 被氧化为Na 2CrO 4，通入过量二氧化碳会生成氢氧化铝和碳酸氢钠，同时在酸性条件下，铬酸根转化
为重铬酸根，即2CrO 4－+2H ＋=Cr 2O 72－+H 2O ；然后析出重铬酸钠，溶解加入氯化钾可得重铬
酸钾。

【详解】
(1)从动物皮到皮革需要加入铬酸鞣制，因此制革厂含铬污泥含有蛋白质等有机质，高温煅
烧可以除去蛋白质等有机质，同时改变污泥构造，便于溶解；根据流程，AlO 2－溶液中通入
过量CO 2，会生成Al(OH)3，可得滤渣II 的成分是Al(OH)3；
(2)经过步骤③得到滤液和滤渣Ⅱ，可知步骤③中操作为过滤，需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；根据流程，步骤①加入双氧水，目的是将Fe 2＋氧化为Fe 3＋
，便于除去；
(3)加入KCl 的目的是使Na 2Cr 2O 7转化为K 2Cr 2O 7，根据信息，一定温度下，K 2Cr 2O 7溶解度最小，故步骤⑦反应能够发生；由信息Al(OH)3与Cr(OH)3性质相似，根据流程，可知加入过量氢氧化钠，滤液的成分是NaAlO 2和NaCrO 2，通入氯气，NaCrO 2被氧化为Na 2CrO 4，故离
子方程式为3Cl 2+2CrO 2－+8OH －=2CrO 42－+6Cl －+4H 2O ； (4)有碘单质存在，可以选用淀粉溶液做指示剂；根据化学反应：Cr 2O 72－+6I －+14H ＋=2Cr 3＋3I 2+7H 2O 和I 2+2S 2O 32－=2I －+S 4O 62－，可得Cr 2O 72－~3I 2~6S 2O 32－，ag 产品最终消耗n (S 2O 32－)=0.0500mol/L×30.00×10－3L×
500mL 50mL =0.0150mol ，则n (Cr 2O 72－)=0.0150mol×16
=0.00250mol ，则样品中K 2Cr 2O 7含量为0.00250mol 294g/mol 73.5100%%m m
⨯⨯=。

6．某工厂废金属屑的主要成分为Cu 、Fe 和Al ，此外还含有少量Al 2O 3和Fe 2O 3，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、绿矾晶体(FeSO 4·
7H 2O)和胆矾晶体。

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Ⅱ中，用如图装置制取CO 2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Fe 3+，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CuSO 4溶液，写出反应的化学方程式：___。

【答案】-22-2=2Al+2H O+2OH 2AlO +3H ↑、--2322Al O +2OH =2AlO +H O 稀硫酸
NaHCO 3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 3溶液的洗气瓶，以除去装置a 中挥发出的HCl 2Fe 3++Fe=3Fe 2+、2Fe 3++Cu=2Fe 2++Cu 2+
22442=2Cu+O +2H SO 2CuSO +2H O ∆
【解析】
【分析】
Fe 、Cu 、Fe 2O 3都不与NaOH 溶液反应，Al 和Al 2O 3可与NaOH 溶液反应，用含有Al 、Fe 、Cu 和Al 2O 3和Fe 2O 3的废金属屑制取AlCl 3、绿矾晶体(FeSO 4•7H 2O)和胆矾晶体流程为：合金中Al 、Al 2O 3与NaOH 反应，所得滤液A 为NaAlO 2溶液，经途径Ⅱ与足量二氧化碳发生反应：()223--
23AlO +CO +2H O H =Al OH CO +↓，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AlCl 3，得到的AlCl 3较纯净；溶液D 为NaHCO 3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 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NaAlO 2溶液，反应的离子方程式为：-22-
2=2Al+2H O+2OH 2AlO +3H ↑、--
2322Al O +2OH =2AlO +H O ；
（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NaHCO 3溶液；
（3）进行步骤Ⅱ时，该小组用如图所示装置及试剂将制得的CO 2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 +=Al 3++3H 2O ，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NaHCO 3中不溶，氯化氢和NaHCO 3反应生成二氧化碳气
体，所以可降低盐酸浓度；在装置I 和Ⅱ之间增加一个盛有饱和NaHCO 3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Fe 3+，原因是Fe 3+被Fe 、Cu 还原生成Fe 2+，所以加入KSCN 溶液没有明显现象，故答案为：2Fe 3++Fe=3Fe 2+、2Fe 3++Cu=2Fe 2++Cu 2+；
（5）用固体F 继续加入热的稀H 2SO 4，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO 4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：22442=2Cu+O +2H SO 2CuSO +2H O。

7．以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细α-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Al 2O 3（含少量杂质SiO 2、FeO 、Fe 2O 3），其制备实验流程如图：
(1)铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为___。

(2)图中“滤渣”的主要成分为___(填化学式)。

加30%的H 2O 2溶液发生的离子反应方程式为2Fe 2++H 2O 2+2H +=2Fe 3++2H 2O 。

(3)验证“沉铁”后，溶液中是否还含有铁离子的操作方法为___。

(4)煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为
4[NH 4Al(SO 4)2·12H 2O]
2Al 2O 3+2NH 3↑+N 2↑+5SO 3↑+3SO 2↑+53H 2O 。

将产生的气体通过
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NaHSO 3溶液吸收的物质除大部分H 2O(g)外还有__(填化学式)。

③KMnO 4溶液褪色(MnO 4-还原为Mn 2+)，发生的离子反应方程式为___。

【答案】Al 2O 3+3H 2SO 4=Al 2(SO 4)3+3H 2O SiO 2 静置，溶液澄清后，继续向上层清液中滴加K 4[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 N 2 SO 3、NH 3 2MnO 4-+5SO 2+2H 2O=2Mn 2++5SO 42-+4H +
【解析】
【分析】
铝灰的主要成分为Al 2O 3（含少量杂质SiO 2、FeO 、Fe 2O 3），加入稀硫酸浸取，只有SiO 2不
溶而成为滤渣；加入30%H2O2，将Fe2+氧化为Fe3+，加入K4[Fe(CN)6]溶液，生成KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀；加入(NH4)2SO4，Al3+转化为NH4Al(SO4)2，再蒸发结晶，便可获得
[NH4Al(SO4)2·12H2O，煅烧后得到 -Al2O3。

【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+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O。

答案为：Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O；
(2)由以上分析可知，图中“滤渣”的主要成分为SiO2。

答案为：SiO2；
(3)验证“沉铁”后，溶液中是否还含有铁离子，可使用K4[Fe(CN)6]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；
(4)煅烧后，所得气体为NH3、N2、SO3、SO2，通过NaHSO3溶液，可吸收SO3和NH3；通过KMnO4溶液，可吸收SO2，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NaHSO3溶液吸收的物质除大部分H2O(g)外还有SO3、NH3。

答案为：SO3、
NH3；
③KMnO4溶液褪色(MnO4-还原为Mn2+)，则MnO4-与SO2反应生成Mn2+、SO42-等，发生的
离子反应方程式为2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+。

答案为：2MnO4-
+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+。

【点睛】
SO3通入NaHSO3溶液中，若NaHSO3溶液足量，则发生反应为
SO3+2NaHSO3=Na2SO4+H2O+2SO2；若NaHSO3溶液不足量，则发生反应为
SO3+NaHSO3=NaHSO4+SO2。

8．某工厂的废金属屑中主要成分为Cu、Fe和A l，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（FeSO4·7H2O）和胆矾晶体（CuSO4·5H2O）。

请回答：
（1）步骤Ⅰ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Ⅱ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Fe2O3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】
⑴步骤Ⅰ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。

⑵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)。

⑶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。

⑷在步骤Ⅱ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。

⑸Fe(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。

9．用方铅矿（主要为PbS ）和软锰矿（主要为MnO 2，还有少量Al 2O 3等杂质）制备PbSO 4和Mn 3O 4的工艺流程：
已知:（1）PbS+MnO 2 +4H +=Mn 2++Pb 2++S+2H 2O
（2）PbCl 2(s)+2Cl -(aq)=PbCl 42-(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 ．MnCO 3
B ．NaOH
C ．ZnO
D ．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NH 3和O 2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PbCl 2的溶解度 AD Al(OH)3
2++2323446H O+12NH +O +6Mn =2Mn O +12NH
【解析】
【分析】
方铅矿精矿（主要成分PbS ）和软锰矿（主要成分MnO 2，含有Al 2O 3等杂质）中加入稀盐酸并加热至80℃，发生的反应有：MnO 2+PbS+4HCl=MnCl 2+PbCl 2+S+2H 2O 、
Al 2O 3+6HCl=2AlCl 3+3H 2O ，向酸浸溶液中加入NaCl 溶液、X ，调节溶液的pH ，使Al 3+转化为沉淀，要除去Al 3+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PbCl 2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Mn 3O 4，过滤得到Mn 3O 4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()()()-2-
24PbCl s +2Cl a PbCl =q aq 可知，向酸浸液中加入饱和食盐水，通过增大Cl −浓度可促进PbCl 2的溶解；加入物质X 调节溶液的pH ，使Al 3+转化为沉淀，同时不引入新的杂质，结合滤液1中含有Mn 2+和Pb 2+，可选择MnCO 3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MnCO 3或PbO 调节溶液pH ，促进溶液中Al 3+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Mn 2+，通入NH 3和O 2生成Mn 3O 4，Mn 元素化合价从+2价升高至8
3
+价，O 2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：2++2323446H O+12NH +O +6Mn =2Mn O +12NH 。

【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Cu 2+中混有的Fe 3+，可加入CuO 、CuCO 3、Cu(OH)2、Cu 2(OH)2CO 3等物质来调节溶液的pH ，不可加入NaOH 溶液、氨水等。

10．我国某地粉煤灰中主要含有Al 2O 3，除此之外还含有Ga 2O 3及少量Fe 2O 3、CaO 、MgO 和SiO 2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，Al 2O 3、Ga 2O 3均发生类似于SiO 2的反应，试写出Ga 2O 3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Fe 3+和少量Mg 2+，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Fe 3+，需要进一步分离。

若使Fe 3+恰好完全沉淀[c (Fe 3+)= l×l0-5mol·L -l ]时，Ga 3+浓度至少为_____mol·L -l 才会开始沉淀。

（已知：
[][]-34-3833sp Ga(OH)=1.410sp Fe(OH)=4.010K K ⨯⨯，。

）
（4）电解过程中，Ga 3+与NaOH 溶液反应生成GaO 2-，GaO 2-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 Ga 2O 3+Na 2CO 3=焙烧2NaGaO 2+CO 2↑ H 2SiO 3或H 4SiO 4 向混合液中加入过量NaOH ，过滤，向滤液中通入足量CO 2，再过滤
3.5×10-2mol/L -
-2224GaO +2H O =4Ga+3O +4OH ↑通电 抑制-
2GaO 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，Al 2O 3、Ga 2O 3、SiO 2与Na 2CO 3反应，生成可溶性盐NaAlO 2、NaGaO 2、Na 2SiO 3，CaO 、MgO 、Fe 2O 3不发生反应；将固体溶解，MgO 、Fe 2O 3不溶于水，CaO 溶于水生成Ca(OH)2，溶液中溶质为Ca(OH)2、NaAlO 2、NaGaO 2、Na 2SiO 3、Na 2CO 3；加入盐酸后，溶液中溶质为FeCl 3、MgCl 2、CaCl 2、AlCl 3、GaCl 3、NaCl ，生成的硅酸不溶，滤渣为H 2SiO 3或H 4SiO 4，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Fe 3+除去，最终通过电解-2GaO 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；SiO 2与Na 2CO 3固体在加热条件下能够生成Na 2SiO 3、CO 2，因此Ga 2O 3在此过程中发生反应的化学方程式为：Ga 2O 3+Na 2CO 3=焙烧2NaGaO 2+CO 2↑；
（2）由上述分析可知，滤渣为：H 2SiO 3或H 4SiO 4；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CO 2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CO 2，再过滤；
（3）当c (Fe 3+)恰好为l×l0-5mol·L -l 时，()
-OH c =，若此时Ga 3+恰好开始沉淀，则
()()()34sp 332383-5Ga OH 1.410Ga =mol/L=3.510mol/L 410OH 110K c c -+
---⎡⎤⨯⎣⎦=⨯⨯⨯； （4）电解过程中，-
2GaO 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：-
-2224GaO +2H O =4Ga+3O +4OH ↑通电；-2GaO 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H 2，会降低阴极电解效率。