高考化学复习铁及其化合物推断题专项易错题附答案解析Word文档格式.docx
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【分析】
结合框图,D固体呈红棕色,则其为Fe2O3;
A、B、C、D、G含有同种元素,B与硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,则B为FeCl3,G中含有Fe2+,A为Fe。
由“B与硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,也能将一种氧化物氧化为F,F是含有三种元素的化合物,与A反应生成E、G”,则F为H2SO4,G为FeSO4;
E是通常情况下密度最小的气体,则E为H2。
由B→C→D的转化可推知,C为Fe(OH)3。
【详解】
(1)由以上分析可知,D为氧化铁,其化学式:
Fe2O3。
答案为:
Fe2O3;
(2)FeSO4生成Fe(OH)3,可先加碱、后氧化,所出现的现象为先产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。
先产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色;
(3)反应Fe→FeCl3需用Cl2将Fe氧化,反应方程式为2Fe+3Cl2
2FeCl3。
2Fe+3Cl2
2FeCl3;
(4)FeCl3→H2SO4,应使用SO2,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+;
FeSO4与次氯酸反应,生成Fe3+、Cl-和H+,离子方程式为H++2Fe2++HClO=2Fe3++Cl-+H2O。
2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+;
H++2Fe2++HClO=2Fe3++Cl-+H2O。
【点睛】
利用框图进行物质推断时,先确定信息充足的物质,然后利用已知的少量信息、反应条件及未知物质前后的已知物质,推断出未知物质的组成。
2.A-J分别表示中学化学中常见的一种物质,它们之间相互关系如图所示(部分反应物、生成物没有列出),且已知G为主族元素的固态氧化物,A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素。
请填写下列空白:
(1)A、B、C、D、E、F六种物质中所含同一种元素在周期表中位置_________
(2)写出检验D溶液中阳离子的方法____。
(3)写出反应④的离子方程式________。
(4)若向气体K的水溶液中加入盐酸,使其恰好完全反应,所得溶液的pH_____7(填“>
”、“<
”或“=”),用离子方程式表示其原因:
______;
(5)若向气体K的0.1mol/L水溶液中加入pH=1的硫酸,且氨水与硫酸的体积比为1:
1,则所得溶液中各离子物质的量浓度由大到小的关系是______。
【答案】第四周期Ⅷ族取少量D溶液,加KSCN溶液,出现红色2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑<NH4++H2O
NH3·
H2O+OH-c(NH4+)>
c(SO42-)>
c(H+)>
c(OH-)
G为主族元素的固态氧化物,在电解条件下生成I和H,能与NaOH溶液反应,说明G为Al2O3,与NaOH反应生成NaAlO2,而I也能与NaOH反应生成NaAlO2,则I为Al,H为O2,C和碱、D和气体K反应生成E、F,则说明E、F都为氢氧化物,E能转化为F,应为Fe(OH)2→Fe(OH)3的转化,所以E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3,则C为FeCl2,D为FeCl3,K为NH3,B为Fe3O4,与Al在高温条件下发生铝热反应生成A,即Fe,结合对应单质、化合物的性质解答该题。
(1)A、B、C、D、E、F六种物质中都含有铁元素,在周期表中位于周期表第四周期Ⅷ族,
(2)溶液D为氯化铁溶液,检验三价铁离子的存在,取少许D溶液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液变红色,证明D溶液中含有Fe3+;
(3)反应④是金属铝和氢氧化钠溶液的反应,Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2,反应的离子方程式为:
;
(4)气体K的水溶液为一水合氨溶液,加入盐酸,使其恰好完全反应生成氯化铵和水,氯化铵在水溶液中水解显酸性,所以pH<7;
反应的离子方程式为:
(5)若向气体NH3的0.1mol/L水溶液中加入pH=1的硫酸,且氨水与硫酸的体积比为1:
1,假设条件均为1L,发生反应:
,n(NH3•H2O)=0.1mol,n(H+)=0.1mol,所以一水合氨和硫酸反应生成硫酸铵溶液,铵根离子水解显酸性,溶液中离子浓度大小顺序为:
c(
)>
c(H+)>
c(OH-)。
比较时溶液中粒子浓度紧扣两个微弱:
(1)弱电解质(弱酸、弱碱、水)的电离是微弱的,且水的电离能力远远小于弱酸和弱碱的电离能力,如在稀醋酸溶液中:
CH3COOH
CH3COO-+H+,H2O
OH-+H+,在溶液中微粒浓度由大到小的顺序:
c(CH3COOH)>
c(CH3COO-)>
c(OH-);
(2)弱酸根离子或弱碱阳离子的水解是微弱的,但水的电离程度远远小于盐的水解程度,如稀的CH3COONa溶液中:
CH3COONa=CH3COO-+Na+,CH3COO-+H2O
CH3COOH+OH-,H2O
H++OH-,所以CH3COONa溶液中:
c(Na+)>
c(OH-)>
c(H+)。
3.现有金属单质A、B和气体甲、乙、丙及物质C、D、E、F、G,它们之间能发生如图反应(图中某些反应的产物及条件没有全部标出)
根据以上信息填空:
(1)写出下列物质的化学式:
A______G__________;
(2)纯净的气体甲在气体乙中燃烧的现象:
______________________________________;
(3)写出下列反应的离子方程式:
反应①_________________________;
反应④____________________________;
【答案】NaFe(OH)3产生苍白色火焰,放出大量的热,出现白雾2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
【解析】金属A焰色反应为黄色,故A为金属Na;
由反应①Na+H2O→气体甲+C,则甲为H2,C为NaOH;
乙是黄绿色气体,则乙为Cl2;
反应②:
气体甲+气体乙→气体丙,即H2+Cl2→HCl,则丙为HCl;
红褐色沉淀G为Fe(OH)3;
反应⑤:
物质C+物质F→沉淀G,即NaOH+F→Fe(OH)3,可推断F中含有Fe3+;
反应④:
物质E+Cl2→物质F,则E中含有Fe2+;
反应③:
丙的水溶液D+金属B→物质E,可推断金属B为Fe,则E为FeCl2,F为FeCl3。
(1)根据上述分析可知A为Na;
G为Fe(OH)3;
(2)气体甲为H2,气体乙为Cl2,氢气在氯气中燃烧的现象为:
产生苍白色火焰,放出大量的热,出现白雾;
(3)反应①为钠和水的反应,离子方程式为:
2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑;
反应④为FeCl2与的反应,离子方程式为:
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-。
4.A、B、C、X均为中学化学常见物质,一定条件下它们有如图所示转化关系(部分产物已略去)。
下列说法正确的是()
A.若X为KOH溶液,则A可能为Al
B.若X为Fe,则C可能为Fe(NO3)2溶液
C.若A、B、C均为焰色反应呈黄色的化合物,则X一定为CO2
D.若X为O2,则A可为有机物乙醇,也可为非金属单质硫
【答案】B
A.若X为KOH溶液、A为A1时,Al和碱反应只能生成偏铝酸钾,不符合转化关系,A可以为Al3+,故A错误;
B.若X为Fe,则A和铁反应的量不同,产物不同,且产物可以和铁反应,证明A为氧化性酸,判断A可以为HNO3,B为Fe(NO3)3溶液,则C可能为Fe(NO3)2溶液,故B正确;
C.若A.B.C均为焰反应呈黄色的化合物,说明含钠元素,转化关系中A可以是NaOH,X可以是二氧化碳或二氧化硫,B为碳酸钠或亚硫酸钠,C为碳酸氢钠或亚硫酸氢钠,故C错误;
D.若X为O2,A为有机物乙醇,可以实现A→B→C的转化,但不能一步实现A→C;
为非金属单质硫时,可以实现A→B→C的转化,但不能实现A→C的转化,故D错误;
答案选B。
5.以下是与氧气性质有关的实验,回答相关问题。
(1)写出铜和氧气反应的化学方程式__。
(2)写出铁丝在氧气中燃烧的化学方程式__,该反应的实验现象为__。
(3)硫燃烧时瓶底盛少量水的作用是__,硫在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈的原因是因为___不同。
【答案】2Cu+O2
2CuO3Fe+2O2
Fe3O4剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成黑色固体吸收生成的二氧化硫气体,防止污染空气氧气浓度
(1)该实验的原理是:
铜粉与氧气反应生成氧化铜;
发生反应的化学方程式为2Cu+O2
2CuO;
(2)该铁丝在氧气中燃烧生成了四氧化三铁,该反应的化学方程式是:
3Fe+2O2
Fe3O4;
反应的实验现象是:
剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体;
(3)由于二氧化硫是对大气有污染的气体,做硫在氧气燃烧的实验时瓶底盛放少量水的作用是:
吸收二氧化硫防止污染空气;
硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰、在氧气中燃烧蓝紫色火焰,氧气中氧气的浓度比空气中氧气的浓度要大。
6.2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂电池发展作出突出贡献的三位科学家。
某废旧锂电池正极主要由LiFePO4、铝箔、炭黑等组成,Fe、Li、P具有极高的回收价值,具体流程如下:
(1)过程ⅰ生成NaAlO2溶液的离子方程式是__。
(2)过程ⅱ中HCl/H2O2的作用是__。
(3)浸出液X的主要成分为Li+、Fe3+、H2PO4-等。
过程ⅲ控制碳酸钠溶液浓度20%、温度85℃、反应时间3h条件下,探究pH对磷酸铁沉淀的影响,如图所示。
①综合考虑铁和磷沉淀率,最佳pH为__。
②结合平衡移动原理,解释过程ⅲ中pH增大,铁和磷沉淀率增大的原因__。
③当pH>2.5后,随pH增加,磷沉淀率出现了减小的趋势,解释其原因__。
(4)LiFePO4可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应制取,共沉淀反应的化学方程式为__。
【答案】2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑溶解LiFePO4,将Fe2+氧化为Fe3+(2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O)2.5H2PO4-
HPO42-+H+,HPO42-
PO43-+H+,加入Na2CO3后,CO32-结合H+使c(H+)减小,促进上述电离平衡正向移动,c(PO43−)增大,与Fe3+结合形成磷酸铁沉淀(或者:
H2PO4-
PO43-+H+,溶液pH增大,c(H+)减小,促进上述电离平衡正向移动,c(PO43-)增大,与Fe3+结合形成磷酸铁沉淀pH>2.5时,沉淀中的磷酸铁会有部分开始转变生成Fe(OH)3,使得部分PO43-释放,导致磷沉淀率下降(NH4)2Fe(SO4)2+H3PO4+LiOH=2NH4HSO4+LiFePO4↓+H2O或(NH4)2Fe(SO4)2+H3PO4+3LiOH=(NH4)2SO4+Li2SO4+LiFePO4↓+3H2O
含LiFePO4、铝箔、炭黑的废旧锂电池,用NaOH溶解后过滤,滤液为NaAlO2溶液,滤渣为LiFePO4和炭黑,再用盐酸酸化的H2O2溶解滤渣并过滤,得到主要成分为Li+、Fe3+、H2PO4-等的溶液X,向X中加入Na2CO3溶液,有FePO4•2H2O析出,过滤的滤液主要是LiCl,再加入饱和Na2CO3溶液,再过滤即可得到LiCO3粗产品,据此分析解题。
(1)过程ⅰAl溶于NaOH溶液生成NaAlO2和H2,发生反应的离子方程式是2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(2)过程ⅱ是除铝后料中加入盐酸酸化的H2O2,过滤后得到主要成分为Li+、Fe3+、H2PO4-等的溶液X,由知HCl/H2O2的作用是溶解LiFePO4,将Fe2+氧化为Fe3+;
(3)①分析图中数据可知,当pH=2.5时磷的沉淀率最高,铁的沉淀率较高,则过程ⅲ选择的最佳pH为2.5;
②已知溶液X中存在H2PO4-的电离平衡,即H2PO4-
PO43-+H+,过程ⅲ中当加入Na2CO3后,CO32-结合H+使c(H+)减小,促进上述电离平衡正向移动,c(PO43−)增大,与Fe3+结合形成磷酸铁沉淀,提高了铁和磷沉淀率;
③已知FePO4(s)
Fe3+(aq)+PO43-(aq),当pH>2.5后,随pH增加,溶液中c(OH-)增大,Fe3+开始转变生成Fe(OH)3,促进溶解平衡正向移动,使得部分PO43-释放,导致磷沉淀率下降;
(4)(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液混合生成LiFePO4,同时得到(NH4)2SO4和Li2SO4,结合原子守恒,发生反应的化学方程式为(NH4)2Fe(SO4)2+H3PO4+LiOH=2NH4HSO4+LiFePO4↓+H2O。
7.我国某地粉煤灰中主要含有Al2O3,除此之外还含有Ga2O3及少量Fe2O3、CaO、MgO和SiO2等物质。
已知从粉煤灰中回收铝并提取镓的工艺流程如下所示:
回答下列问题:
(1)焙烧前,应将粉煤灰与纯碱粉末充分混合,其原因是____;
混合焙烧时,Al2O3、Ga2O3均发生类似于SiO2的反应,试写出Ga2O3在此过程中发生反应的化学方程式:
____。
(2)滤渣的成分是____;
含铝混合液中除了大量A13+之外,还有Fe3+和少量Mg2+,由混合液制取纯净Al(OH)3的实验方案是_____。
(3)洗脱液中往往还有少量Fe3+,需要进一步分离。
若使Fe3+恰好完全沉淀[c(Fe3+)=l×
l0-5mol·
L-l]时,Ga3+浓度至少为_____mol·
L-l才会开始沉淀。
(已知:
。
)
(4)电解过程中,Ga3+与NaOH溶液反应生成GaO2-,GaO2-在阴极放电,则电解方程式为____;
电解过程中需要保持溶液为pH=11以上的原因是___。
【答案】增大反应物接触面积,加快化学反应速率Ga2O3+Na2CO3
2NaGaO2+CO2↑H2SiO3或H4SiO4向混合液中加入过量NaOH,过滤,向滤液中通入足量CO2,再过滤3.5×
10-2mol/L
抑制
水解,并阻止H+在阴极放电降低电解效率
混合焙烧时,Al2O3、Ga2O3、SiO2与Na2CO3反应,生成可溶性盐NaAlO2、NaGaO2、Na2SiO3,CaO、MgO、Fe2O3不发生反应;
将固体溶解,MgO、Fe2O3不溶于水,CaO溶于水生成Ca(OH)2,溶液中溶质为Ca(OH)2、NaAlO2、NaGaO2、Na2SiO3、Na2CO3;
加入盐酸后,溶液中溶质为FeCl3、MgCl2、CaCl2、AlCl3、GaCl3、NaCl,生成的硅酸不溶,滤渣为H2SiO3或H4SiO4,然后将滤液进行树脂吸附,得到含铝混合液和洗脱液,然后将洗脱液中的Fe3+除去,最终通过电解
制备Ga。
(1)将粉煤灰与纯碱粉末充分混合,可以增大反应物接触面积,加快化学反应速率;
SiO2与Na2CO3固体在加热条件下能够生成Na2SiO3、CO2,因此Ga2O3在此过程中发生反应的化学方程式为:
Ga2O3+Na2CO3
2NaGaO2+CO2↑;
(2)由上述分析可知,滤渣为:
H2SiO3或H4SiO4;
Al(OH)3为两性氢氧化物,能溶于强碱溶液,而Fe(OH)3、Mg(OH)2不溶于强碱溶液,因此可将Al元素转化为偏铝酸盐,然后通入CO2制取纯净的Al(OH)3,实验方案为:
向混合液中加入过量NaOH,过滤,向滤液中通入足量CO2,再过滤;
(3)当c(Fe3+)恰好为l×
L-l时,
,若此时Ga3+恰好开始沉淀,则
(4)电解过程中,
中Ga元素从+3价降低至0价,发生还原反应生成Ga,阳极为水失去电子生成氧气,电解总反应为:
属于弱酸阴离子,能够发生水解生成Ga(OH)3,会降低产率,若溶液酸度过高,则溶液中H+可能会发生还原反应生成H2,会降低阴极电解效率。
8.粉煤灰是燃煤产生的重要污染物,主要成分有Al2O3、Fe2O3、Fe3O4和SiO2等物质。
综合利用粉煤灰不仅能够防止环境污染,还能获得纳米Fe2O3等重要物质。
已知:
i)伯胺R-NH2能与Fe3+反应;
3R-NH2+Fe3++SO42-+H2O
Fe(NH2-R)3(OH)SO4+H+生成易溶于煤油的产物。
ii)Fe3+在水溶液中能与Cl-反应:
Fe3++6Cl-
[FeCl6]3-,回答下列问题:
(1)过程I对煤粉灰进行酸浸过滤后,滤渣的主要成分是_________。
(2)写出过程II加入过量H2O2发生的离子方程式_________。
加入伯胺-煤油对浸取液进行分离,该操作的名称是_________。
(3)从化学平衡角度解释过程III利用NaCl溶液进行反萃取的原理________。
(4)过程IV中过量的N2H4将水层2中[FeCl6]3-转化为Fe2+,得到的Fe2+再被O2氧化为FeOOH,其中第一步的离子方程式为4[FeCl6]3-+5N2H4=4Fe2++N2+.4N2H5++24Cl-,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________。
(5)在常压用纳米Fe2O3电化学法合成氨的装置如图所示。
已知电解液为熔融NaOH-KOH,纳米Fe2O3在阴极发生电极反应分两步进行:
该电解池第二步:
2Fe+N2+3H2O=Fe2O3+2NH3。
则该电解池第一步发生反应的方程式为_________。
纳米Fe2O3在电解过程中所起的作用是_______。
【答案】SiO22Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O萃取、分液Fe3++6Cl-
[FeCl6]3-(已知ⅱ中的反应),导致Fe3+浓度降低,使3R-NH2+Fe3++SO42-+H2O
Fe(NH2-R)3(OH)SO4+H+(已知ⅰ中的反应),平衡向逆反应方向移动,Fe3+从易溶于煤油的物质中转化到易溶于水的物质中,实现反萃取。
4:
1Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH-催化剂
粉煤灰主要成分有Al2O3、Fe2O3、Fe2O4和SiO2等物质,过程Ⅰ酸浸,二氧化硅不溶于硫酸,除去二氧化硅;
浸取液中含有Fe2+、Fe3+、Al3+,加入过氧化氢与Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+,再加入伯胺R-NH2与Fe3+反应;
Fe(NH2-R)3(OH)SO4+H+生成易溶于煤油的产物,得到有机层。
对有机层进行反萃取操作,Fe3+从易溶于煤油的物质中转化到易溶于水的物质中,再经过系列操作得到纳米三氧化二铁。
(1)过程I对煤粉灰进行酸浸,主要成分二氧化硅不溶于酸,故过滤后滤渣的主要成分是SiO2。
(2)过程II加入过量H2O2与Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。
加入伯胺-煤油对浸取液进行分离,得到有机层和水层1,该操作的名称是萃取、分液。
(3)Fe3++6Cl-
(4)4[FeCl6]3-+5N2H4=4Fe2++N2+4N2H5++24Cl-中,铁元素化合价降低,[FeCl6]3-作氧化剂,氮元素化合升高,N2H4作还原剂,但并不是所有参与反应的N2H4都作还原剂,5molN2H4反应只有1mol作还原剂,故该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4:
1。
(5)该装置为电解装置,阴极发生还原反应,总电极反应为N2+6e-+6H2O=2NH3+6OH-,已知阴极发生电极反应分两步进行,第二步:
2Fe+N2+3H2O=Fe2O3+2NH3,则该电解池第一步发生反应的方程式为Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH-。
纳米Fe2O3在电解过程中质量和性质未发生改变,故其所起的作用是催化剂。
9.亚氯酸钠(NaClO2)具有强氧化性,受热易分解,可作漂白剂、食品消毒剂等。
Ⅰ.亚氯酸钠的制备
以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下:
(1)提高“反应1”反应速率的措施有__________________(答出一条即可)。
母液中溶质的主要成分是___________(填化学式)。
(2)每有1molSO2参加反应,理论上可生成ClO2的物质的量为________mol。
(3)“反应2”的化学方程式为_____________________________________。
(4)采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”,原因是____________________。
(5)“反应2”中使用H2O2而不用其他物质的原因是____________________。
Ⅱ.亚氯酸钠的应用
(6)用亚氯酸钠作水处理剂,水中可能残留少量亚氯酸钠,可以加入硫酸亚铁除去残留的亚氯酸盐,硫酸亚铁除可与亚氯酸钠反应外,还可以起到的作用是____________。
(7)实验室可用亚氯酸钠和氯酸钠在酸性条件下反应制备ClO2气体。
写出上述反应的离子方程式为____________________________。
【答案】适当升高反应温度,增大吸收液浓度等Na2SO42H2O2+2ClO2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O常压蒸发温度过高,亚氯酸钠容易分解多余的H2O2可分解为氧气和水,不引入其它杂质Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+水解生成Fe(OH)3,Fe(OH)3具有胶体的性质,可以吸附水的杂质ClO2-+ClO3-+2H+=2ClO2↑+H2O
NaClO3具有强氧化性,溶解后在反应器中与二氧化硫反应
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