高考化学铝及其化合物推断题-经典压轴题及答案解析
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高考化学铝及其化合物推断题-经典压轴题及答案解析
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:
Al3++3NH3﹒H2O= Al(OH)3↓+3NH4+,故答案为:氨水;Al3++3NH3﹒H2O= Al(OH)3↓+3NH4+。
2.图中A~J均为中学化学中常见的物质,它们之间有如下转化关系。其中A、D为金属单质。(反应过程中生成的水及其他产物已略去)
请回答以下问题:
(1)B是__________,H是_______________。(填化学式)
(2)写出J与D反应转化为G的离子方程式_________________________________。
(3)A在常温下也可与NaOH溶液反应生成F,写出此反应的化学方程式 _______。
【答案】Fe2O3 Fe(OH)2 2Fe3++Fe=3Fe2+ 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
【解析】
【分析】
A、D为常见金属单质,
B、C为金属氧化物,反应条件是高温进行,可以判断为铝热反应,可以推断A为Al,D为Fe,B为铁的氧化物,结合C与氢氧化钠反应证明C为Al2O3,E为AlCl3,F为NaAlO2,通过转化关系判断,G为FeCl2,H为白色沉淀Fe(OH)2,I为红褐色沉淀Fe(OH)3,B为Fe2O3,J为FeCl3,依据判断结果分析解答问题。
【详解】
A、D为常见金属单质,
B、C为金属氧化物,反应条件是高温进行,可以判断为铝热反应,可以推断A为Al,D为Fe,B为铁的氧化物,结合C与氢氧化钠反应证明C为Al2O3,E为AlCl3,F为NaAlO2,通过转化关系判断,G为FeCl2,H为白色沉淀Fe(OH)2,I为红褐色沉淀Fe(OH)3,B为Fe2O3,J为FeCl3;
(1)依据分析判断可知B为:Fe2O3;H的化学式为:Fe(OH)2;故答案为:Fe2O3;Fe(OH)2;
(2)反应“J+D→G”的离子方程式为铁和三氯化铁的氧化还原反应,离子方程式为:2Fe3++Fe=3Fe2+;故答案为:2Fe3++Fe=3Fe2+;
(3)A为Al在常温下也可与NaOH溶液反应生成F为偏铝酸钠,反应的化学方程式为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;故答案为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。
3.已知A是由两种阳离子和一种阴离子组成的盐,且常用作净水剂,B是一种常见的两性氢氧化物。试根据下列转化关系回答有关问题:
(1)试判断:B为___,F为___;
(2)写出沉淀B与盐酸反应的离子方程式
.....___;
(3)根据上述关系写出盐A的化学式
...___。
【答案】氢氧化铝或Al(OH)3硫酸钡或BaSO4 Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O KAl(SO4)2或K2SO4﹒Al2(SO4)3
【解析】
【分析】
已知A是由两种阳离子和一种阴离子组成的盐,且常用作净水剂,透过蓝色鈷玻璃观察时焰色反应呈紫色,该溶液中含有K+,故A是KAl(SO4)2;向溶液A中加入氨水,Al3+会发生反应:Al3++3NH3·H2O== Al(OH)3↓+3NH4+,产生白色沉淀B是Al(OH)3,溶液C是
(NH4)2SO4;Al(OH)3是两性氢氧化物,可以与强酸HCl发生反应:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O,产生的溶液E是AlCl3;也可以与强碱NaOH发生反应:Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,得到的溶液D是NaAlO2;向溶液C中加入Ba(NO3)2溶液,发生复分解反应产生BaSO4白色沉淀,该物质既不溶于水,也不溶于酸,所以沉淀F是BaSO4。
【详解】
(1)通过分析可知,B为Al(OH)3,F为BaSO4,故答案为:氢氧化铝;硫酸钡或BaSO4;
(2)B是Al(OH)3,与盐酸反应的离子方程式是:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O,故答案为:
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O;
(3)根据上述关系写出盐A是KAl(SO4)2 ,故答案为:KAl(SO4)2或K2SO4﹒Al2(SO4)3。
4.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_____________________________________________;