高考化学压轴题专题铝及其化合物推断题的经典综合题附答案解析

高考化学压轴题专题铝及其化合物推断题的经典综合题附答案解析

一、铝及其化合物

1．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。

2．工业上的许多反应工艺来源于实验室里的简单操作，比如用铝土矿(成分为氧化铝、氧化铁)制取铝的过程如图：

请回答下列问题：

（1）写出铝土矿中加入NaOH溶液的反应方程式___。

（2）沉淀C的化学式___，颜色为___，写出它的一种用途___。

（3）操作I、操作II、操作III的名称为___，这个过程用到的玻璃仪器有烧杯、___。（4）整个生产过程中，除可以循环使用的物质有___(写出3种，填化学式)，用此法制取铝的副产品是___(写出2种，填化学式)。

（5）氧化铝熔点高，氯化铝熔点低，工业上为什么不用熔点较低的氯化铝而用熔点更高的氧化铝为原料电解制铝？___。

【答案】Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O Fe2O3红棕色作颜料（或炼铁）过滤漏斗、玻璃棒 NaOH、CaO、CO2 Fe2O3、O2氯化铝是共价化合物，在熔融状态下以分子形式存在，不能导电，不能用于电解。氧化铝是离子化合物，熔融时能够电离而导电，因此电解铝用氧化铝而不用氯化铝

【解析】

【分析】

铝土矿中含有氧化铝和氧化铁，向铝土矿中加入NaOH溶液，发生反应Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O，氧化铁不溶，然后过滤，得到溶液B为NaOH、NaAlO2混合溶液，沉淀C为Fe2O3；

向溶液B中通入CO2，发生反应2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-、2OH-+CO2=CO32-+H2O，然后过滤得到沉淀Al(OH)3和Na2CO3溶液，向溶液中加入CaO，发生反应

Na2CO3+CaO+H2O═2NaOH+CaCO3↓，然后过滤，将NaOH循环利用；将Al(OH)3加热得到Al2O3，电解熔融Al2O3得到Al，据此分析解答。

【详解】

(1)根据上面的分析，铝土矿中加入NaOH溶液，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O，故答案为：Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O；

(2)根据上述分析，沉淀C为Fe2O3，氧化铁为红棕色粉末，俗称铁红，除了用于金属冶炼以外，还可用作顔料，故答案为：Fe2O3；红棕色、作颜料(或炼铁)；

(3)实现固体和液体的分离采用过滤法，操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是过滤操作，过滤时需要制作过滤器的漏斗、固定仪器的铁架台、引流用的玻璃棒、承接滤液的烧杯，故答案为：过滤；漏斗、玻璃棒；

(4)煅烧碳酸钙得到CaO和CO2，B生成沉淀需要二氧化碳、碳酸钠转化为碳酸钙需要CaO，所以CaO和CO2能循环利用，溶液E中的氢氧化钠也能循环利用；根据流程图和上述分析，操作Ⅰ所得的Fe2O3和电解熔融Al2O3得到的O2为副产品，故答案为：NaOH、CaO和CO2；Fe2O3和O2；

(5)氯化铝是共价化合物，在熔融状态下以分子形式存在，不能导电，不能用于电解。氧化铝是离子化合物，熔融时能够电离而导电，因此尽管氧化铝熔点高，氯化铝熔点低，工业上电解铝时选用氧化铝而不用氯化铝，故答案为：氯化铝是共价化合物，在熔融状态下以分子形式存在，不能导电，不能用于电解。氧化铝是离子化合物，熔融时能够电离而导电，因此电解铝用氧化铝而不用氯化铝。

3．回答下列问题：

（1）锂和镁在元素周期表中有特殊“对角线”关系，它们的性质相似。下列有关锂及其化合物的叙述正确的是________。

A Li2SO4难溶于水

B Li与N2反应产物是Li3N

C LiOH易溶于水

D LiOH与Li2CO3受热都难分解

（2）与铝位于对角线位置的第二周期元素是________，能区别Be（OH）2和Mg（OH）2的一种试剂是________，反应的化学方程式是_________。

（3）门捷列夫在研究元素周期表时，科学地预言了11种尚未发现的元素，为它们在周期表中留下空位。例如，他预测在铝的下方有一个与铝类似的元素“类铝”，后来被法国化学家于1875年发现，命名为镓。镓的元素符号是________，它在周期表中的位置是

___________。