2020-2021高考化学铝及其化合物推断题(大题培优 易错 难题)及答案

2020-2021高考化学铝及其化合物推断题(大题培优易错难题)及答案一、铝及其化合物1．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。

2．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。

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NH 3·H 2O ，据此分析解答。

【详解】(1)根据上述分析可知，B 为NaHSO 4，E 为Ba(OH)2，故答案为：NaHSO 4；Ba(OH)2；(2)A 为NH 3·H 2O ，是弱电解质，电离生成NH 4+和OH -，电离方程式NH 3·H 2ONH 4++OH -，故答案为：NH 3·H 2O NH 4++OH -； (3)向含有0.1mol 溶质的D 溶液中滴加E 溶液，Al 3+刚好完全沉淀时反应的离子反应方程式为2Al 3++3SO 42-+3Ba 2++6OH -===2Al(OH)3↓+3BaSO 4↓，此时沉淀Al(OH)3和BaSO 4的物质的量之和为0.25mol ，SO 42-刚好完全沉淀时反应的离子反应方程式为Al 3++2SO 42-+2Ba 2++4OH -===AlO 2-+2BaSO 4↓+2H 2O ，此时沉淀BaSO 4的物质的量为0.2mol ，则生成沉淀的物质的量n ：0.2mol≤n≤0.25mol ，所所以生成的沉淀的物质的量之和最多为0.25mol ，故答案为：0.25。

3．A 、B 、C 、D 、E 、F 六种短周期主族元素，原子序数依次增大，A 、B 、F 三者原子序数之和为25，且知B 、F 同主族，1.8g E 与足量的盐酸反应生成ECl 3和2.24L 氢气（标准状况下），D +和E 的离子具有相同的电子层结构，工业上用电解元素B 和E 能形成离子化合物的方法冶炼E 单质，试判断：(1)六种元素中非金属性最强的是___ (填代号)，该元素位于周期表中第___周期第___族；由A 、B 、D 三种元素形成化合物的电子式 _________(2)下列能够说明B 、F 非金属性强弱的方法有 _________a.最高价氧化物对应水化物酸性b.气态氢化物的热稳定性c.气态氢化物的沸点B 比F 高d.向F 的气态氢化物溶液中通入B 单质，有浑浊(3)写出下列反应的化学方程式①E 与足量的盐酸反应的化学方程式________________________________②工业上用电解法冶炼E 单质_______________________________(4)写出足量D 的高价氧化物对应水化物与ECl 3相互反应的离子方程式____【答案】C 二 ⅦA bd 2Al+6HCl=2AlCl 3+3H 2↑ 2Al 2O 3(熔融)=电解4Al+3O 2↑ -3+224OH +Al =AlO +2H O -【解析】【分析】A 、B 、C 、D 、E 、F 六种短周期主族元素，原子序数依次增大，1.8gE 与足量盐酸反应生成ECl 3和2.24L 氢气（标况），故E 为+3价元素，设E 的相对原子质量为M ，则2.24L 1.8g 2=322.4L/mol Mg/mol⨯⨯，解M=27，故E 为ⅢA 族元素，依据计算得知E 为铝，工业上用电解氧化铝方法冶炼铝单质，所以B 为氧元素，B 、F 同主族，则F 是硫，A 、B 、F 三者原子序数之和为25，则A 是氢，且D +离子和Al 离子具有相同的电子结构，故D 能形成+1价阳离子，故D 为钠，C 的原子序数大于氧小于钠，且为主族元素，故C 为氟，据此答题。

【详解】（1）根据元素周期律，同周期元素从前向后，非金属性逐渐增强，同主族元素从上向下，非金属性逐渐减弱，所以六种元素中非金属性最强的是C ，C 为氟，位于周期表中第二 周期第ⅤⅡA 族，由A 、B 、D 三种元素形成化合物为氢氧化钠，它的电子式是，故答案为：C ；二；ⅤⅡA ；； （2）a ．氧元素没有最高价氧化物对应水化物，故a 错误；b ．根据元素周期律，气态氢化物的热稳定性越稳定，元素的非金属性越强，故b 正确；c ．气态氢化物的沸点与分子间作用力有关，与元素的非金属性无关，故c 错误；d ．向硫的气态氢化物溶液中通入氧气，有浑浊，说明氧气的氧化性强于硫，即氧的非金属性强于硫，故d 正确，故答案为：bd ；（3）①Al 与足量的盐酸反应的化学方程式为2Al+6HCl=2AlCl 3+3H 2↑；②工业上用电解法冶炼Al 单质的化学方程式为2Al 2O 3(熔融)=电解4Al+3O 2↑；（4）氢氧化钠与AlCl 3相互反应的离子方程式为-3+224OH +Al =AlO +2H O 。

4．某混合溶液中可能大量含有的离子如下表所示： 阳离子 H ＋、K ＋、Al 3＋、NH 4+、Mg 2＋阴离子Cl －、OH －、CO 32-、AlO 2- 为探究其成分，某同学将Na 2O 2逐渐加入到上述混合溶液中并微热，产生沉淀和气体的物质的量与加入Na 2O 2的物质的量的关系分别如图所示。

(1)该溶液中一定含有的阳离子是________________________________，其对应物质的量浓度之比为 ____________，溶液中一定不存在的阴离子是_______________________。

(2)写出沉淀减少的离子方程式 ________________________________________________。

【答案】H ＋、Al 3＋、NH 4+ 、Mg 2＋ 2:2:2:3 OH －、CO 32-、AlO 2- Al(OH)3+OH －= AlO 2- +2H 2O【解析】【分析】(1)根据生成的沉淀总物质的量最大量为5mol 、最终得到3mol 可知，最终得到的沉淀为3mol氢氧化镁沉淀，溶解的2mol沉淀为氢氧化铝；根据气体的物质的量最后有增加可知，增加的气体为氨气，溶液中一定存在铵离子；根据开始加入过氧化钠时没有沉淀生成，说明原溶液中存在氢离子，根据题中数据计算出氢离子的物质的量；(2)沉淀中氢氧化铝沉淀能够与氢氧化钠溶液反应而导致沉淀减少，据此写出反应的离子方程式。

【详解】(1)根据图象中沉淀先增加后部分溶解可知：溶液中一定含有：Mg2+和Al3+，所以一定不含CO32-、AlO2-，并且含有镁离子的物质的量为3mol，氢氧化铝和氢氧化镁沉淀一共是5mol，根据元素守恒，所以含有铝离子的物质的量2mol；加入8mol过氧化钠会生成4mol 氧气，而图象中生成了6mol气体，说明生成的气体除了过氧化钠和溶液反应生成的氧气之外，还一定有2mol其他气体生成，而只能是氨气，所以一定含有2mol铵根离子，所以一定不含有氢氧根离子；图象中加入过氧化钠的物质的量在0～amol之间时，没有沉淀生成，所以溶液中含有H+，由于加入8mol过氧化钠时生成的沉淀达到最大量5mol，8mol过氧化钠会生成16mol氢氧化钠，而生成2mol氢氧化铝、3mol氢氧化镁、2mol氨气消耗的氢氧化钠为：2mol×3+3mol×2+2mol=14mol，所以有2mol氢氧化钠与氢离子反应，氢离子的物质的量为2mol；并且物质的量为2mol，溶液中一定还含有阴离子，可能为氯离子，钾离子不能确定是否存在，根据电荷守恒：n(H+)+3n(Al3+)+n(NH4+)+2n(Mg2+)≤16mol，所以氯离子物质的量≥16mol，所以溶液中一定存在的阳离子为：H+、Al3+、NH4+、Mg2+；含有的阳离子的物质的量之比为：n(H+)：n(Al3+)：n(NH4+)：n(Mg2+)=2：2：2：3；溶液中一定不存在的阴离子为：OH-、CO32-、AlO2-；(2)生成的沉淀为氢氧化镁和氢氧化铝，其中氢氧化铝能够与氢氧化钠溶液反应，反应的离子方程式为：Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O。