專題12-化工流程中鋁化合物的處理(講解)-2019高考化學難點剖析(原卷版)

鋁及其化合物的考查是高考必考內容，主要考查鋁及其化合物的性質，化工流程中考查較多。一、鋁化合物的制備1、（2018年江蘇化學）以高硫鋁土礦（主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金屬硫酸鹽）為原料，生產氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下：（1）焙燒過程均會產生SO2，用NaOH溶液吸收過量SO2的離子方程式為______________________。（2）添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒，其硫去除率隨溫度變化曲線如題16圖所示。已知：多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600℃硫去除率=（1—）×100%①不添加CaO的礦粉在低于500℃焙燒時，去除的硫元素主要來源于__________________。②700℃焙燒時，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低，其主要原因是____________________。（3）向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，鋁元素存在的形式由_______________（填化學式）轉化為_______________（填化學式）。（4）“過濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，理論上完全反應消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=__________________。2、（2018屆山東K12聯(lián)盟高三開年迎春考試）某再回收利用公司對一廚房鐵鋁合金廢舊家具進行回收利用,其流程如下圖所示：請回答下列問題：(1)流程中加碳酸鈉溶液浸泡的目的是_______________;在空氣中久置的目的是_________________。(2)同條件下Na2FeO4溶解度__________K2FeO4溶解度(填“低于”，“高于”，“不確定”),推測K2FeO4在凈水方面的作用_______________。(至少答兩條)(3)已知K2FeO4水解顯堿性。在洗滌K2FeO4固體時最好選用__________。A．水B．亞硫酸氫鈉溶液C．氫氧化鈉溶液D．先氫氧化鈉溶液后乙醇(4)熔融鹽電鍍中鋁元素和氯元素主要以AlCl4-和Al2Cl7-形式存在,鋁電鍍的主要電極反應式為___________________。(寫出一個電極反應即可)(5)已知氯化鋁受熱易升華，氣態(tài)氯化鋁的密度為11.92g/L(已轉化為標準狀況),則氣態(tài)氯化鋁的分子式為______________________。(6)氫氧化鋁經常用于做藥品，有兩種溶解方式：可以溶解為Al3+或[Al(OH)4]-。已知25℃時氫氧化鋁在pH=3和pH=10的兩溶液中溶解度均為7.8×10-3g(溶液密度近似為1g/mL)，則25℃下氫氧化鋁的兩種溶解方式的溶度積之比為____________。3、（安徽省江南十校2018屆高三沖刺二模）鹽酸法是在一定溫度下鹽酸與鋁土礦、高嶺土或粉煤灰等固體中的活性Al2O3發(fā)生反應制備Al2O3的工藝。氯化鋁溶液可通過蒸發(fā)結晶生成結晶氯化鋁，進而焙燒得到氧化鋁；也可利用氯化鋁在酸溶液中的溶解度隨著鹽酸濃度的升高而急劇降低的特點，生成氯化鋁晶體，從而焙燒得到氧化鋁。圖1是我國某公司研發(fā)的具有自主知識產權的“一步酸溶法”工藝流程?；卮鹣铝袉栴}:(1)“氯化鋁在酸溶液中的溶解度隨著鹽酸濃度的升高而急劇降低”的原因是________________________________________________________(結合必要的化學方程式說明)。(2)精制液蒸發(fā)結晶后分離出純凈結晶氯化鋁的操作名稱是_______,用_____洗滌。(3)寫出結晶氯化鋁(AlCl3·6H2O)焙燒的化學方程式:_____________________________。(4)工業(yè)上冶煉金屬鋁的方法是電解熔融的_______(填化學式)，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是___________________________。(5)鋁粉在1000℃時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備,其主要原因是_______________________________________。二、化工流程中雜質鋁的除去雜質鋁主要以Al(OH)3的形式沉淀，考查內容是調節(jié)溶液的pH范圍。4、（2018屆吉林市普通中學高中畢業(yè)班第三次調研測試）以冶煉金屬鋁的廢棄物鋁灰為原料制取超細-氧化鋁，既能降低環(huán)境污染又可提高鋁資源的利用率。已知鋁灰的主要成分為A12O3(含少量雜質SiO2、FeO、Fe2O3)，其制備流程如下：（1）用上圖中“濾渣”和NaOH焙燒制備硅酸鈉，可采用的裝置為____(填選項編號)。（2）流程中加入H2O2有氣體產生，原因是_______________________________。（3）通過調節(jié)溶液的pH來“沉鐵”，得到Fe(OH)3。己知：為保證產品的純度，可以選用下列物質中的_______調節(jié)溶液pH(填字母)，調節(jié)pH的范圍為_______________。a．A12O3b．NaOHc．Al(OH)3d．Na2CO3（4）煅燒硫酸鋁銨晶體，發(fā)生的主要反應為：4[NH4Al(SO4)2·12H2O]2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O，將產生的氣體通過下圖所示的裝置：①集氣瓶中收集到的氣體是_____________________(填化學式)；②裝有KMnO4溶液洗氣瓶的作用是__________________________________；③選用一種常用化學試劑和稀硝酸檢驗硫酸鋁銨，該試劑是______________。5、（2018年寧德市普通高中畢業(yè)班5月理綜）Fe@Fe2O3納米線是一種新型鐵基材料，在催化、生物醫(yī)藥、環(huán)境科學等領域具有廣闊應用前景。某研究小組以赤泥（鋁土礦提取氧化鋁過程中產生的固體廢棄物，含SiO2、Fe2O3、Al2O3）為原料，設計下列流程制備Fe@Fe2O3納米線并探究其在水處理中的應用?；卮鹣铝袉栴}：（1）“浸出”實驗中，鹽酸起始濃度對鐵、鋁浸出率的影響如圖所示：①鹽酸的合適濃度為______________。②鹽酸起始濃度為2mol·L﹣1時，鐵的浸出率很低，原因是______________。（2）已知：25℃時，Al(OH)3(s)AlO2－+H++H2OK=4×10－13。若浸出液c(Al3+)=0.04mol·L－1，“調節(jié)pH”時，pH最小應為______________（設調節(jié)pH過程中溶液體積不變）。（3）Fe@Fe2O3納米線為殼層結構（核是Fe、殼是Fe2O3），殼是由中心鐵核在合成過程中被氧化而形成。①“合成”時滴加NaBH4溶液過程中伴有氣泡產生，濾液Ⅱ中含B(OH)3，合成鐵核的離子方程式為____________________________。②“合成”后，經過濾、______________、______________獲得Fe@Fe2O3納米線。（4）Fe@Fe2O3納米線去除水體中Cr2O72－的機理是，納米線將Cr2O72－吸附在表面并還原。在“無氧”和“有氧”條件下將納米線分別置于兩份相同的水體中，80min后回收該納米線，測得其表面元素的原子個數(shù)比如下表：①在水體中Fe@Fe2O3納米線形成的分散系是____________________________。②樣本2的實驗條件是______________（填“有氧”或“無氧”）。③已知水體中檢測不到Cr(Ⅲ)，樣本1中Fe@Fe2O3納米線的表面Cr(Ⅵ)的去除率為________________。6、（2018屆遼寧省部分重點中學協(xié)作體高三模擬考試）用方鉛礦精礦(

主要為PbS)和軟錳礦(主要為MnO2,還有少量Fe2O3，Al2O3等雜質)

制備PbSO4和Mn3O4的工藝流程如下：已知：①PbS+MnO2+

4

H+=

Mn2++Pb2++S+2H2O②25℃

時，Ksp(PbCl2)=1.6×10-5，Ksp(PbSO4)=1.8×10-8③PbCl2

(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)

△H>0（1）80℃用鹽酸處理兩種礦石，為加快酸浸速率，還可采用的方法是_______________(任寫一種)。（2）向酸浸液中加入飽和食鹽水的目的是_________________；加入物質X可用于調節(jié)酸浸液的pH值，物質X可以是___________(填字母)。A．MnCO3B．NaOHC．ZnOD．PbO（3）濾渣中含有兩種金屬雜質形成的化合物，其成分為_____________(寫化學式);請設計分離兩種金屬化合物的路線圖(用化學式表示物質，用箭頭表示轉化關系，箭頭上注明試劑和分離方法)。______________________________________（4）向濾液2中通入NH3和O2發(fā)生反應，寫出總反應的離子方程式。_______________________（5）用Mn3O4為原料可以獲得金屬錳，選擇合適的冶煉方法為___________

(填字母)。A．熱還原法B．電解法C．熱分解法（6）求25℃氯化鉛沉淀轉化為硫酸鉛沉淀反應的平衡常數(shù)K=___________(保留到整數(shù)位)。7、（2018屆湖南省懷化市高三上學期期末教育質量監(jiān)測）軟錳礦的主要成分是MnO2，還含有少量金屬鐵、鎂、鋁、鋅、銅的化合物等雜質。黃鐵礦的主要成分是FeS2，還含有硅、鋁的氧化物等雜質。工業(yè)上用軟錳礦制備碳酸錳并回收硫酸銨，其主要流程如下：已知金屬離子從開始形成氫氧化物沉淀，到沉淀時溶液的pH如下表：金屬離子Fe2+Fe3+Al3+Cu2+Mn2+開始沉淀pH7.52.74.15.98.8完全沉淀pH9.53.75.46.910.8（1）提高浸出率的可采取的措施有____。a.適當升高溫度

b.攪拌

c.加適量純堿

d.加壓（2）浸取完成后，取浸取液少許，加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，則浸取時發(fā)生的主要反應的化學方程式是__________________________。（3）調節(jié)pH為5.4～5.8的目的是______________。（4）濾渣3的主要成分的化學式是_______。（5）采用50℃碳化的原因是_________________________________。該過程發(fā)生反應的離子方程式是__________________。（6）檢驗碳酸錳產品完全洗凈的方法是_______________________________。8、（2018屆山東省濰坊市昌樂縣第二中學高三下學期一模拉練）CoCl2?6H2O是一種飼料營養(yǎng)強化劑?？捎伤挼V[主要成分為Co2O3、Co（OH）3，還含有少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取，其工藝流程如下：已知：①浸出液中含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等．②流程中部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表．沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2開始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8③CoCl2?6H2O熔點為86℃，加熱至110﹣120℃時，失去結晶水生成CoCl2．回答下列問題：（1）浸出水鈷礦過程中，F(xiàn)e2O3發(fā)生反應的化學方程式為________________________。（2）向浸出液中加入適量NaClO3目的是______________________________________。（3）“加Na2CO3調pH至a”，a=___