全国高考化学铝及其化合物推断题的综合高考真题汇总及答案
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全国高考化学铝及其化合物推断题的综合高考真题汇总及答案
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.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 H 2;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。
3.含有A+、B3+、C3+三种金属阳离子的水溶液发生了如下一系列变化后逐一沉淀出来,其中B3+转入白色沉淀: