2020-2021高考化学二轮 铝及其化合物推断题 专项培优 易错 难题附答案

2020-2021高考化学二轮 铝及其化合物推断题 专项培优 易错 难题附答案
一、铝及其化合物
1．2019年诺贝尔奖授予了在开发锂离子电池方面做出卓越贡献的三位化学家。

锂离子电池的广泛应用要求处理锂电池废料以节约资源、保护环境。

锂离子二次电池正极铝钴膜主要含有LiCoO 2、Al 等，处理该废料的一种工艺如图所示：
（1）Li 的原子结构示意图为_____________，LiCoO 2中Co 的化合价为_______。

（2）“碱浸”时Al 溶解的离子方程式为__________________________________。

（3）“酸溶”时加入H 2O 2的目的是______________________________________。

（4）“沉钴”的离子方程式为___________________________________________。

（5）配制100 mL 1.0 mol /L (NH 4)2C 2O 4溶液，需要的玻璃仪器出玻璃棒、烧杯外，还有_____。

（6）取CoC 2O 4固体4.41g 在空气中加热至300 ℃，得到的钴的氧化物2.41g ，则该反应的化学方程式为__________________________________________________________。

【答案】 +3 2Al 2OH -+2222H O 2AlO 3H -+=+↑ 将2LiCoO 中的Co(Ⅲ)还原为2+价 222424Co C O CoC O +-+=↓ 100mL 容量瓶、胶头滴管
Δ2423423CoC O 2O Co O 6CO +=+
【解析】
【分析】
铝钴膜主要含有2LiCoO 、Al 等，将废料先用碱液浸泡，将Al 充分溶解，过滤后得到的滤液中含有偏铝酸钠，滤渣为2LiCoO ，将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成24Li SO 、4CoSO ，然后加入氨水调节溶液的pH ，生成氢氧化锂沉淀从而除去锂离子，最后对滤液用草酸铵洗涤处理，经过一系列处理得到草酸钴。

据此解答。

【详解】
（1）锂是3号元素，原子结构示意图为，2LiCoO 中Li 显1+价，氧元素显2-价，设钴元素的化合价是x ，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：
()()1x 220+++-⨯=，则x 3=+，故答案为：；3+；
（2）“碱浸”时Al 溶解于氢氧化钠溶液，反应的离子方程式为
2Al 2OH -+2222H O 2AlO 3H -+=+↑；
（3）双氧水具有氧化性，“酸溶”时加入22H O ，可以将2LiCoO 中的Co(Ⅲ)还原为2+价，用氨水调节pH ，将锂离子转化为氢氧化锂沉淀，所得滤渣主要为LiOH ，故答案为：将2LiCoO 中的Co(Ⅲ)还原为2+价；
（4）“沉钴”中4CoSO 与草酸铵反应生成草酸钴，反应的离子方程式为
222424Co C O CoC O +-+=↓，故答案为：222424Co C O CoC O +-+=↓；
（5）配制100 mL 1.0 mol /L (NH 4)2C 2O 4溶液，需要经过称量、溶解、转移、洗涤、定容等步骤，需要的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需要100mL 容量瓶、胶头滴管，故答案为：100mL 容量瓶、胶头滴管；
（6）4.41gCoC 2O 4的物质的量为 4.41g 0.03mol 147g /mol
=，其中含有钴元素的质量0.03mol 59g /mol 1.77g =⨯=，因此钴的氧化物中含有氧元素的质量2.41g 1.77g 0.64g =-=，氧元素的物质的量0.64g 0.04mol 16g /mol =
=，因此该钴的氧化物为34Co O ，钴元素被氧化，因此反应物中需要氧气参与，根据元素守恒，生成物中还有二氧化碳，反应的方程式为Δ
2423423CoC O 2O Co O 6CO +=+，故答案为：Δ
2423423CoC O 2O Co O 6CO +=+。

【点睛】
从处理铝钴膜废料的工艺流程不难得出：Co 的化合价多于一种，所以钴元素的氧化物有多种，所以我们得先确认本题中生成的是哪种氧化物，才能正确书写方程式。

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℃；AlCl 3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Cl 2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．短周期主族元素A、B、C、D、E、G的原子序数依次增大，在元素周期表中A的原子半径最小（稀有气体元素除外），B与C相邻且C的最外层电子数是次外层的3倍，C、D的最外层电子数之和与G的最外层电子数相等，E是地壳中含量最多的金属元素。

回答下列问题：
（1）C 在元素周期表中的位置是__________；由C 和D 组成既含离子键又含共价键的化合物的电子式__________。

（2）分别由C 、D 、E 、G 元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序为__________（用相应的离子符号表示）。

（3）写出实验室中制备G 元素的单质的离子方程式______________________________ （4）E 单质能写D 的最高价氧化物的水化物浓溶液反应放出氢气，反应的离子方程式是：__________由上述六种元素中的三种组成的某种盐，是漂白液的主要成分，将该盐溶液滴入硫酸酸化的KI 淀粉溶液中，溶液变为蓝色，则反应的化学方程式为
________________________________________.
【答案】第二周期第ⅥA 族 2Na :O :O :Na -
++⎡⎤⎢⎥⎣⎦g g g g g g g g 23Cl O Na Al --++>>> 2222MnO 4H 2Cl Mn Cl 2H O +-+∆+++↑+ 2222Al 2OH 2H O=2AlO 3H --+++↑ ClO -+2I -+2H +=Cl -+I 2+2H 2O
【解析】
【分析】
短周期主族元素A 、B 、C 、D 、E 、G 原子序数依次增大，A 是元素周期表中原子半径最小的元素，则A 为H 元素；C 的最外层电子数是次外层的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故C 为O 元素；B 与C 相邻，且B 的原子序数较小，故B 为N 元素；E 是地壳中含量最多的金属元素，则E 为Al ；C(氧)、D 的最外层电子数之和与G 的最外层电子数相等，则D 原子最外层电子数为1、G 原子最外层电子数为7，结合原子序数可知D 为Na 、G 为Cl 。

【详解】
(1)C 为氧元素，在元素周期表中的位置是二周期第VIA 族；C 和D 组成既含离子键又含共价键的化合物为Na 2O 2，电子式为；
(2)C 、D 、E 、G 分别为O 、Na 、Al 、Cl ，电子层数越多离子半径越大，电子层数相同核电荷数越小半径越大，则简单离子由大到小的顺序为23Cl O Na Al --++>>>；
(3)实验室利用二氧化锰和浓盐酸共热制备氯气，离子方程式为：
2222MnO 4H 2Cl Mn Cl 2H O +-+∆+++↑+ ；
(4)Al 单质可以和NaOH 溶液反应生成氢气和偏铝酸钠，离子方程式为
2222Al 2OH 2H O=2AlO 3H --+++↑；漂白液的主要成分为NaClO ，具有强氧化性，根
据现象可知将碘离子氧化成碘单质，根据电子守恒和元素守恒可知方程式为ClO -+2I -+2H +=Cl -+I 2+2H 2O 。

4．有一透明溶液，可能含有较大量的Mg 2+、Fe 3+、Al 3+、Cu 2+、Na ＋、H ＋、SO 42-、CO 32-中的一种或几种，取此溶液做下列实验：
①取少量溶液加入用盐酸酸化的BaCl 2溶液，有白色沉淀生成；
②取少量溶液加入过氧化钠粉末，溶液中有白色沉淀产生并逸出无色无味的气体，加入Na2O2的物质的量与析出沉淀的物质的量如图所示。

试推断并完成作答：
（1）溶液中一定含有的离子是___________；
（2）溶液中肯定不含有的离子是_________；
（3）检验可能含有的离子的方法是____________。

（4）图示中a点沉淀的成分是______________。

【答案】Mg2＋、Al3＋、SO42- CO32-、H＋、Cu2＋、Fe3＋焰色反应检验 Al（OH）3和Mg （OH）2
【解析】
【分析】
取少量溶液加入用盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则溶液中一定含有SO42-，取少量溶液加入过氧化钠粉末，溶液中有白色沉淀产生并逸出无色无味的气体，从图上看一开始就产生了沉淀，故溶液中无H+，Fe3+，Cu2+，因为沉淀质量随着过氧化钠的增加有溶解，说明溶液中同时含有Mg2+和Al3+，那么溶液中一定没有CO32-，Na+无法确认，综上所述，一定还有的离子为：Mg2＋、Al3＋、SO42-，一定不含的离子为：CO32-、H＋、Cu2＋、Fe3＋，可能含有Na+，据此解答。

【详解】
（1）由分析可知，溶液中一定含有的离子是Mg2＋、Al3＋、SO42-，故答案为：Mg2＋、Al3＋、SO42-；
（2）溶液中肯定不含有的离子是CO32-、H＋、Cu2＋、Fe3＋，故答案为：CO32-、H＋、Cu2＋、Fe3＋；
（3）可能含有的为Na+，可用焰色反应来检验，故答案为：焰色反应检验；
（4）图示中a点沉淀达到最大值，是Mg2＋、Al3＋恰好完全转换为沉淀的点，所以a点沉淀的成分为：Al(OH)3和Mg(OH)2，故答案为：Al(OH)3和Mg(OH)2。

【点睛】
CO32-的判断：既然溶液中一定含Mg2＋、Al3＋，那么一定不含CO32-。

5．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CO2”，若不注意审题，我们很容易写成
Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3，解题时，对关键词“过量”一定要引起高度重视。

6．工业上用某矿渣(含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取铜的操作流程如图(金属单质E可由滤液C制取)：
已知：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
(1)固体混合物B的成分是_____。

它与NaOH溶液反应的离子方程式为_____。

(2)滤液A中铁元素的存在形式为_____(填离子符号)，生成该离子与Fe元素有关的离子反应方程式为_____。

要检验该铁元素的离子的实验_____
(3)在滤液C中通入足量CO2的离子方程式为_____
(4)金属单质E从固体混合物F中置换出Cu的化学方程式为_____
【答案】SiO2和Cu SiO2+2OH-=SiO32-+H2O Fe2+ Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+取少量溶液于试管中，滴加KSCN，溶液不变红，再加入氯水，溶液变为血红色，则有Fe2+ OH-+CO2=HCO3-；AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- 2Al+3CuO高温
Al2O3+3Cu
【解析】
【分析】
氧化亚铜与盐酸反应生成铜和铜离子，二氧化硅与盐酸不反应，氧化铁与盐酸反应生成Fe3+，铁离子与铜反应生成亚铁离子，固体为二氧化硅和铜，滤液中含有铜离子、亚铁离子、铝离子，加入足量的氢氧化钠溶液，滤液C中含有偏铝酸根离子，金属E为铝，固体D为氢氧化铜和氢氧化铁的混合物，在空气中灼烧，F为氧化铜和氧化铁的混合物，粗铜为铜、铝、铁的混合物，经过电解可得到纯铜。

【详解】
(1)固体混合物B的成分是SiO2和Cu。

它与NaOH溶液即二氧化硅与氢氧化钠反应，反应的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。

(2)氧化亚铜与盐酸反应生成铜单质和铜离子，氧化铁与盐酸反应生成铁离子，与铜反应生成亚铁离子，有铜剩余，故铁离子完全转化为亚铁离子，滤液A中铁元素的存在形式为Fe2+，生成该离子与Fe元素有关的离子反应方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。

要检验该铁元素的离子的实验为取少量溶液于试管中，滴加KSCN，溶液不变红，再加入氯水，溶液变为血红色，则有Fe2+。

(3)在滤液C中含有偏铝酸钠和氢氧化钠，通入足量CO2的离子方程式为OH-+CO2=HCO3-；AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。

(4)金属单质E为铝，从固体混合物F为氧化铜和氧化铁的混合物，置换出Cu的化学方程式为铝热反应，2Al+3CuO高温Al2O3+3Cu。

7．铝是应用广泛的金属。

以铝土矿 (主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如图：
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

(1)Al的原子结构示意图为_________；Al与NaOH溶液反应的离子方程式为________。

(2)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_______________。

(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。

(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。

阳极的电极反应式为_________，阴极产生的物质A的化学式为____________。

【答案】 2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑ Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 石墨电极被阳极
上产生的氧气氧化 4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑ H2
【解析】
【分析】
以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝，由流程可知，加NaOH溶解时Fe2O3不反应，由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，过滤得到的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠，碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al（OH）3，过滤II得到Al （OH）3，灼烧生成氧化铝，电解I为电解氧化铝生成Al和氧气，电解II为电解Na2CO3溶液，结合图可知，阳极上碳酸根离子失去电子生成碳酸氢根离子和氧气，阴极上氢离子得到电子生成氢气；据以上分析解答。

【详解】
(1)A1原子的核电荷数为13，原子结构示意图为；A1与NaOH溶液反应的离子方
程式为：2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑；
(2)“碱溶”时氧化铝与碱反应生成偏铝酸钠，离子方程式为：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；
(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3得到氧气和铝；电解过程中作阳极的石墨易消耗，是因为
阳极生成的氧气与阳极材料碳反应，不断被消耗；
(4)由图可知，阳极区水失去电子生成氧气，剩余的氢离子结合碳酸根生成碳酸氢根，电极方程式为4CO32-+2H2O-4e- ═4HCO3-+O2↑，阴极上氢离子得到电子生成氢气，则阴极产生的物质A的化学式为H2。

8．工业上以锂辉石为原料生产碳酸锂的部分工业流程如图所示：
已知：
①锂辉石的主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2，其中含少量Ca、Mg元素。

②Li2O·Al2O3·4SiO2+H2SO4(浓)Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O。

③某些物质的溶解度(S)如下表所示：
回答下列问题：
（1）从滤渣1中分离出Al2O3的流程如下所示：
写出生成沉淀的离子方程式：___。

（2）已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。

向滤液1中加入石灰乳的作用是___(运用化学平衡原理简述)。

（3）最后一个步骤中，用“热水洗涤”的理由是___。

（4）工业上，将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下：
a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择性透过膜隔开，用惰性电极电解。

b.电解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热，过滤、烘干得高纯Li2CO3。

①a中电解时所用的是___(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。

②电解后，LiOH溶液浓度增大的原因是___。

b中生成Li2CO3反应的化学方程式是___。

（5）磷酸亚铁锂电池总反应为FePO4+Li LiFePO4，电池中的固体电解质可传导
Li+，写出该电池放电时的正极反应：___。

【答案】Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋ Ca(OH)2 Ca2++2OH-，Mg2+与OH-结合生成Ksp很小的Mg(OH)2沉淀，导致平衡右移，生成Mg(OH)2沉淀 Li2CO3的溶解度随温度升高而减小阳离子交换膜阴极氢离子放电，锂离子向阴极移动
2LiOH+NH4HCO3Li2CO3↓+2H2O+NH3↑ FePO4＋Li+＋e-===LiFePO4
【解析】
【分析】
由工业流程图可知，锂辉石经过研磨、加热、酸化得到可溶性的硫酸锂、硫酸铝和不溶的二氧化硅，过滤得到滤液1和含有二氧化硅的滤渣1，向滤液1中加入石灰乳调节pH值后，再加入碳酸钠溶液，以增加溶液中Ca2+、OH-的浓度，使Mg（OH）2、CaCO3更利于析出，以便形成滤渣2，向滤液2中加入饱和碳酸钠溶液，反应生成碳酸锂沉淀，过滤、热水洗涤的原因是Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，可减少Li2CO3的损失，得到最终产物碳酸锂，据此分析解答。

【详解】
(1)据已知信息①可知滤渣1中含有氧化铝和二氧化硅，氧化铝是两性氧化物，而二氧化硅是酸性氧化物，因此首先用盐酸溶解滤渣1，过滤后得到二氧化硅和氯化铝的溶液。

向滤液中通入足量的氨气即可生成氢氧化铝，灼烧氢氧化铝即可得到氧化铝，生成沉淀的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋，故答案为：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋；
(2)石灰乳中存在氢氧化钙的溶解平衡Ca(OH)2 Ca2++2OH-，Mg2+与OH-结合生成Ksp 很小的Mg(OH)2沉淀，导致平衡右移，生成Mg(OH)2沉淀，而钙离子与碳酸根结合生成碳酸钙沉淀，故答案为：Ca(OH)2 Ca2++2OH-，Mg2+与OH-结合生成Ksp很小的Mg(OH)2沉淀，导致平衡右移，生成Mg(OH)2沉淀；
(3)根据表中数据可判断Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，因此最后一个步骤中，用“热水洗涤”可以减少固体溶解而造成的损失，故答案为：Li2CO3的溶解度随温度升高而减小；(4)①电解池中阳极失去电子发生氧化反应，阴极氢离子放电，产生氢氧根离子，而锂离子向阴极移动，故a中电解时所用的是阳离子交换膜，故答案为：阳离子交换膜；
②阴极得到电子，则溶液中的氢离子放电，由于阴极氢离子放电，产生氢氧根离子，而锂离子向阴极移动，所以电解后，LiOH溶液浓度增大。

根据原子守恒可判断LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热，除得到高纯Li2CO3外还有氨气和水生成，反应的化学方程式为2LiOH+NH4HCO3Li2CO3↓+2H2O+NH3↑，故答案为：阴极氢离子放电，锂离子向阴极移动；2LiOH+NH4HCO3Li2CO3↓+2H2O+NH3↑；
(5)根据原电池的工作原理，正极上发生还原反应，得到电子，因此FePO4在正极上发生反应，即正极反应式为FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，故答案为：FePO4＋Li+＋e-===LiFePO4。

9．碱式氯化铜[Cu x（OH）y Cl z·mH2O]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＋）＝4×10－8mol/L，pH＝4，则K sp[Fe（OH）3]＝
__________。

（6）为测定Cu x（OH）y Cl z·mH2O的组成，进行如下操作：取样品23.25g，用适量酸溶解后配成100mL溶液；取10.00mL溶液加入足量AgNO3溶液，生成1.435g沉淀；另取10.00mL溶液，用1.000mol/L的EDTA标准液滴定Cu2＋（Cu2＋与EDTA以物质的量之比1∶1反应），滴定至终点时消耗标准液体积为20.00mL。

①溶解样品所用酸的化学式为________；
②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 4×10-38 HNO3 Cu2(OH)3Cl•H2O
【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，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
Cu x(OH)y Cl z•mH2O，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+=12Fe3++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+)=4×10-8mol/L，pH=4，则K sp[Fe(OH)3]=4×10-8×(10-10)3=4×10-38，故答案为：4×10-38；
(6)①后续实验需要加入AgNO3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；
②n(Cl-)=
1.435 g
143.5g/mol×
100mL
10mL=0.1mol，n(Cu
2+)=0.02L×1mol/L×
100mL
10mL=0.2mol，
由电荷守恒可知n(OH-)=2n(Cu2+)-n(Cl-)=0.2mol×2-0.1mol=0.3mol，m(Cl-)=0.1mol×35.5g•mol-1=3.55g，m(Cu2+)=0.2mol×64g•mol-1=12.8g，m(OH-
)=0.3mol×17g/mol=5.1g，n(H2O)=23.25g 3.55g12.8g 5.1g
18g/mol
---
=0.1mol，则
x∶y∶z∶m=n(Cu2+)∶n(OH-)∶n(Cl-)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1，即化学式为
Cu2(OH)3Cl•H2O，故答案为：Cu2(OH)3Cl•H2O。

10．以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产Al(OH)3并获得Fe3O4的部分工艺流程如图：
（1）焙烧过程均会产生SO2，用于吸收SO2的试剂可以是______。

（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图所示。

已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃
硫去除率=(1−焙烧后矿粉中硫元素总质量
焙烧前矿粉中硫元素总质量
)×100%
①500℃焙烧(不添加CaO的矿粉)时，去除的硫元素主要来源于______。

②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低的主要原因是______。

（3）向含大量AlO2-的滤液中通入过量CO2，得到Al(OH)3白色沉淀，发生该反应的离子方程式为______。

（4）FeS2与滤渣中Fe2O3在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上1molFeS2完全参与反应生成的Fe3O4的物质的量为______mol。

【答案】NaOH溶液、Na2SO3溶液 FeS2硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中 AlO2-
+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- 11
【解析】
【分析】
高硫铝土矿生产Al(OH)3并获得Fe3O4，由流程可知，矿粉中通入空气、加入氧化钙焙烧，其中氧化钙和二氧化硫反应生成亚硫酸钙，和二氧化硅反应生成硅酸钙，加入氢氧化钠溶液碱浸其中氧化铝溶解生成偏铝酸钠溶液，过滤得到滤液为偏铝酸钠溶液，焙烧时Fe2O3
与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，滤液与足量二氧化碳反应生成氢氧化铝，以此来解答。

【详解】
(1)吸收过量SO2可以用NaOH溶液或Na2SO3溶液；
(2)①不添加CaO的矿粉中S元素来源是FeS2和金属硫酸盐，多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃，所以可判断焙烧过程中S元素主要来源是FeS2；
②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，考虑加入CaO可能使S转化为CaSO4，形成的硫酸盐分解温度较高，所以会导致S的脱除率降低；
(3)向含AlO2-的滤液中通入过量CO2，得到Al(OH)3和HCO3-，离子方程式为AlO2-
+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(4)FeS2与滤渣中Fe2O3在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，设有xmolFe2O3和ymolFeS2完
全参加反应，根据电子得失守恒：2x×(3−8
3
)＝2y×5＋y×（
8
3
−2)，解得
x
y
＝16，所以理论
上完全反应消耗的n(FeS2)：n(Fe2O3)＝1：16，若1molFeS2完全参与反应，消耗
n(Fe2O3)=16mol，根据铁元素守恒，生成的Fe3O4的物质的量为11mol。

【点睛】
本题(4)计算时注意跟据得失电子守恒计算出n(FeS2)：n(Fe2O3)，根据元素守恒得出生成的Fe3O4的物质的量。