2020-2021高考化学专题《铝及其化合物推断题》综合检测试卷附答案
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+。
2．2019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。
3．为了降低电子垃圾对环境构成的影响，将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70％Cu 、25％Al 、4％Fe 及少量Au 、Pt 等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：
（1）第①步Cu 与混酸反应的离子方程式为________________。得到滤渣1的主要成分为___________。
（2）第②步中加入H 2O 2的作用是__________________，使用H 2O 2的优点是_________；调溶液pH 的目的是_________________。
（3）简述第③步由滤液2得到CuSO 4·
5H 2O 的方法是_________________________。 （4）由滤渣2制取Al 2(SO 4)3·18H 2O ，设计了以下三种方案：
上述三种方案中，_______方案不可行，原因是________________；
从原子利用率角度考虑，_______方案更合理。
（5）用滴定法测定CuSO4·5H2O含量。取a g试样配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干扰离子后，用c mol·L-1EDTA（H2Y2－）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反应如下：Cu2++ H2Y2－→ CuY2－+ 2H+。写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω＝ __________________ 。
【答案】Cu + 4H++ 2NO3-=Cu2++ 2NO2↑+ 2H2O或3Cu + 8H++ 2 NO3-=3Cu2++ 2NO↑+ 4H2O Au、Pt 将Fe2+氧化为Fe3+不引入杂质，对环境无污染使Fe3+、Al3+沉淀除去加热滤液2，经过蒸发、冷却、结晶、过滤，最终制得硫酸铜晶体甲所得产品中含有较多
Fe2(SO4)3杂质乙
3
102505
c b
a
-
????
× 100%
【解析】
【分析】
【详解】
（1）Cu与混酸反应的实质是与H+、NO3-反应，随反应进行离子浓度逐渐减小，所以离子方程式为Cu + 4H++ 2NO3-=Cu2++ 2NO2↑+ 2H2O，3Cu + 8H++ 2 NO3-=3Cu2++ 2NO↑+ 4H2O，Au、Pt不与混酸反应，所以滤渣的主要成分是Au、Pt；
（2）加过氧化氢的目的是把亚铁离子氧化成铁离子，方便除去；而且加入过氧化氢不会引入新的杂质且无污染；调节溶液的pH目的是使Fe3+、Al3+沉淀除去；
（3）由滤液2得到CuSO4·5H2O的方法是把滤液蒸发得浓溶液再冷却结晶，过滤得硫酸铜晶体；
（4）甲方案不可行，因为滤渣2的主要成分是Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，加入硫酸沉淀全部溶解使制得的产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质；从原子利用率角度分析，乙方案更合理，不仅能除去硫酸铁，同时增加了硫酸铝的量，原子利用率较高；
（5）由滴定反应方程式得100mL溶液中n（Cu2+）=b×10-3×a×5mol，所以CuSO4·5H2O质量分数= b×10-3×a×5×250/a×100%。
4．实验室有NaHSO4、Ba(OH)2、NH3·H2O、NaHCO3、KAl(SO4)2五种无色溶液，现欲通过它们之间的相互反应的现象对其进行鉴别。部分物质间的反应现象如表。
A B C D E
A↓
B↑↓
C↑↑↓↓
D↓↑↓↓
E↓↓↓
表中“↑”表示生成气体物质，“↓”表示生成沉淀。根据以上信息，回答以下问题。
(1)B，E的化学式分别为________、________。
(2)写出A的电离方程式：_____________。
(3)向含有0.1mol溶质的D溶液中滴加E溶液，所生成沉淀的物质的量之和最多为
________mol。
【答案】NaHSO4 Ba(OH)2 NH3·H2O?NH4+＋OH－ 0.25
【解析】
【分析】
NaHSO4、Ba(OH)2、NH3·H2O、NaHCO3、KAl(SO4)2五种无色溶液中，相互反应能同时生成沉淀和气体的只有NaHCO3与KAl(SO4)2的反应，只生成气体的反应只有NaHCO3和NaHSO4反应，故B为NaHSO4，C为NaHCO3，D为KAl(SO4)2，与NaHSO4、NaHCO3、KAl(SO4)2都能生成沉淀的物质为Ba(OH)2，故E为Ba(OH)2，A为NH3·H2O，据此分析解答。
【详解】
(1)根据上述分析可知，B为NaHSO4，E为Ba(OH)2，故答案为：NaHSO4；Ba(OH)2；
(2)A为NH 3·H2O，是弱电解质，电离生成NH4+和OH-，电离方程式NH3·H2O NH4++OH-，故答案为：NH 3·H2O NH4++OH-；
