专题12-化工流程中铝化合物的处理(讲解)-2019高考化学难点剖析(原卷版)

铝及其化合物的考查是高考必考内容，主要考查铝及其化合物的性质，化工流程中考查较多。一、铝化合物的制备1、（2018年江苏化学）以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为______________________。（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题16图所示。已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃硫去除率=（1—）×100%①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于__________________。②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是____________________。（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_______________（填化学式）转化为_______________（填化学式）。（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=__________________。2、（2018届山东K12联盟高三开年迎春考试）某再回收利用公司对一厨房铁铝合金废旧家具进行回收利用,其流程如下图所示：请回答下列问题：(1)流程中加碳酸钠溶液浸泡的目的是_______________;在空气中久置的目的是_________________。(2)同条件下Na2FeO4溶解度__________K2FeO4溶解度(填“低于”，“高于”，“不确定”),推测K2FeO4在净水方面的作用_______________。(至少答两条)(3)已知K2FeO4水解显碱性。在洗涤K2FeO4固体时最好选用__________。A．水B．亚硫酸氢钠溶液C．氢氧化钠溶液D．先氢氧化钠溶液后乙醇(4)熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4-和Al2Cl7-形式存在,铝电镀的主要电极反应式为___________________。(写出一个电极反应即可)(5)已知氯化铝受热易升华，气态氯化铝的密度为11.92g/L(已转化为标准状况),则气态氯化铝的分子式为______________________。(6)氢氧化铝经常用于做药品，有两种溶解方式：可以溶解为Al3+或[Al(OH)4]-。已知25℃时氢氧化铝在pH=3和pH=10的两溶液中溶解度均为7.8×10-3g(溶液密度近似为1g/mL)，则25℃下氢氧化铝的两种溶解方式的溶度积之比为____________。3、（安徽省江南十校2018届高三冲刺二模）盐酸法是在一定温度下盐酸与铝土矿、高岭土或粉煤灰等固体中的活性Al2O3发生反应制备Al2O3的工艺。氯化铝溶液可通过蒸发结晶生成结晶氯化铝，进而焙烧得到氧化铝；也可利用氯化铝在酸溶液中的溶解度随着盐酸浓度的升高而急剧降低的特点，生成氯化铝晶体，从而焙烧得到氧化铝。图1是我国某公司研发的具有自主知识产权的“一步酸溶法”工艺流程。回答下列问题:(1)“氯化铝在酸溶液中的溶解度随着盐酸浓度的升高而急剧降低”的原因是________________________________________________________(结合必要的化学方程式说明)。(2)精制液蒸发结晶后分离出纯净结晶氯化铝的操作名称是_______,用_____洗涤。(3)写出结晶氯化铝(AlCl3·6H2O)焙烧的化学方程式:_____________________________。(4)工业上冶炼金属铝的方法是电解熔融的_______(填化学式)，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________________________。(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备,其主要原因是_______________________________________。二、化工流程中杂质铝的除去杂质铝主要以Al(OH)3的形式沉淀，考查内容是调节溶液的pH范围。4、（2018届吉林市普通中学高中毕业班第三次调研测试）以冶炼金属铝的废弃物铝灰为原料制取超细-氧化铝，既能降低环境污染又可提高铝资源的利用率。已知铝灰的主要成分为A12O3(含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3)，其制备流程如下：（1）用上图中“滤渣”和NaOH焙烧制备硅酸钠，可采用的装置为____(填选项编号)。（2）流程中加入H2O2有气体产生，原因是_______________________________。（3）通过调节溶液的pH来“沉铁”，得到Fe(OH)3。己知：为保证产品的纯度，可以选用下列物质中的_______调节溶液pH(填字母)，调节pH的范围为_______________。a．A12O3b．NaOHc．Al(OH)3d．Na2CO3（4）煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为：4[NH4Al(SO4)2·12H2O]2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O，将产生的气体通过下图所示的装置：①集气瓶中收集到的气体是_____________________(填化学式)；②装有KMnO4溶液洗气瓶的作用是__________________________________；③选用一种常用化学试剂和稀硝酸检验硫酸铝铵，该试剂是______________。5、（2018年宁德市普通高中毕业班5月理综）Fe@Fe2O3纳米线是一种新型铁基材料，在催化、生物医药、环境科学等领域具有广阔应用前景。某研究小组以赤泥（铝土矿提取氧化铝过程中产生的固体废弃物，含SiO2、Fe2O3、Al2O3）为原料，设计下列流程制备Fe@Fe2O3纳米线并探究其在水处理中的应用。回答下列问题：（1）“浸出”实验中，盐酸起始浓度对铁、铝浸出率的影响如图所示：①盐酸的合适浓度为______________。②盐酸起始浓度为2mol·L﹣1时，铁的浸出率很低，原因是______________。（2）已知：25℃时，Al(OH)3(s)AlO2－+H++H2OK=4×10－13。若浸出液c(Al3+)=0.04mol·L－1，“调节pH”时，pH最小应为______________（设调节pH过程中溶液体积不变）。（3）Fe@Fe2O3纳米线为壳层结构（核是Fe、壳是Fe2O3），壳是由中心铁核在合成过程中被氧化而形成。①“合成”时滴加NaBH4溶液过程中伴有气泡产生，滤液Ⅱ中含B(OH)3，合成铁核的离子方程式为____________________________。②“合成”后，经过滤、______________、______________获得Fe@Fe2O3纳米线。（4）Fe@Fe2O3纳米线去除水体中Cr2O72－的机理是，纳米线将Cr2O72－吸附在表面并还原。在“无氧”和“有氧”条件下将纳米线分别置于两份相同的水体中，80min后回收该纳米线，测得其表面元素的原子个数比如下表：①在水体中Fe@Fe2O3纳米线形成的分散系是____________________________。②样本2的实验条件是______________（填“有氧”或“无氧”）。③已知水体中检测不到Cr(Ⅲ)，样本1中Fe@Fe2O3纳米线的表面Cr(Ⅵ)的去除率为________________。6、（2018届辽宁省部分重点中学协作体高三模拟考试）用方铅矿精矿(

主要为PbS)和软锰矿(主要为MnO2,还有少量Fe2O3，Al2O3等杂质)

制备PbSO4和Mn3O4的工艺流程如下：已知：①PbS+MnO2+

4

H+=

Mn2++Pb2++S+2H2O②25℃

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

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

△H>0（1）80℃用盐酸处理两种矿石，为加快酸浸速率，还可采用的方法是_______________(任写一种)。（2）向酸浸液中加入饱和食盐水的目的是_________________；加入物质X可用于调节酸浸液的pH值，物质X可以是___________(填字母)。A．MnCO3B．NaOHC．ZnOD．PbO（3）滤渣中含有两种金属杂质形成的化合物，其成分为_____________(写化学式);请设计分离两种金属化合物的路线图(用化学式表示物质，用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和分离方法)。______________________________________（4）向滤液2中通入NH3和O2发生反应，写出总反应的离子方程式。_______________________（5）用Mn3O4为原料可以获得金属锰，选择合适的冶炼方法为___________

(填字母)。A．热还原法B．电解法C．热分解法（6）求25℃氯化铅沉淀转化为硫酸铅沉淀反应的平衡常数K=___________(保留到整数位)。7、（2018届湖南省怀化市高三上学期期末教育质量监测）软锰矿的主要成分是MnO2，还含有少量金属铁、镁、铝、锌、铜的化合物等杂质。黄铁矿的主要成分是FeS2，还含有硅、铝的氧化物等杂质。工业上用软锰矿制备碳酸锰并回收硫酸铵，其主要流程如下：已知金属离子从开始形成氢氧化物沉淀，到沉淀时溶液的pH如下表：金属离子Fe2+Fe3+Al3+Cu2+Mn2+开始沉淀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.适当升高温度

b.搅拌

c.加适量纯碱

d.加压（2）浸取完成后，取浸取液少许，加入KSCN溶液无明显现象，则浸取时发生的主要反应的化学方程式是__________________________。（3）调节pH为5.4～5.8的目的是______________。（4）滤渣3的主要成分的化学式是_______。（5）采用50℃碳化的原因是_________________________________。该过程发生反应的离子方程式是__________________。（6）检验碳酸锰产品完全洗净的方法是_______________________________。8、（2018届山东省潍坊市昌乐县第二中学高三下学期一模拉练）CoCl2•6H2O是一种饲料营养强化剂。可由水钴矿[主要成分为Co2O3、Co（OH）3，还含有少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取，其工艺流程如下：已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等．②流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表．沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8③CoCl2•6H2O熔点为86℃，加热至110﹣120℃时，失去结晶水生成CoCl2．回答下列问题：（1）浸出水钴矿过程中，Fe2O3发生反应的化学方程式为________________________。（2）向浸出液中加入适量NaClO3目的是______________________________________。（3）“加Na2CO3调pH至a”，a=___