备战高考化学复习铁及其化合物专项综合练及详细答案.docx
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备战高考化学复习铁及其化合物专项综合练及详细答案
备战高考化学复习铁及其化合物专项综合练及详细答案
一、高中化学铁及其化合物
1.在一定条件下,A、B、C、D、E物质相互转化关系如图所示(反应条件和部分产物略),其中A、B、C为单质。
(1)若A为金属,B、C常温下均为气体,D为黑色晶体,E为一种生活中必不可少的物质,则这五种物质的化学式为:
A为__,B为__,C为__,D为__,E为__。
(2)A和E在一定条件下反应生成D的化学方程式为__。
【答案】FeO2H2Fe3O4H2O3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
【解析】
【分析】
A、B、C为单质,若A为金属,B、C常温下均为气体,D为黑色晶体,Fe和H2O反应生成黑色的Fe3O4,Fe和O2反应生成黑色的Fe3O4,氢气和氧气反应生成H2O,符合转化关系,则A是Fe、B是O2、C是H2、E是H2O、D是Fe3O4,据此分析解答。
【详解】
A、B、C为单质,若A为金属,B、C常温下均为气体,D为黑色晶体,Fe和H2O反应生成黑色的Fe3O4,Fe和O2反应生成黑色的Fe3O4,氢气和氧气反应生成H2O,符合转化关系,则A是Fe、B是O2、C是H2、E是H2O、D是Fe3O4;
(1)通过以上分析知,这五种物质的化学式为:
A为Fe,B为O2,C为H2,D为Fe3O4,E为H2O;
(2)在高温条件下,Fe和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,所以A和E在一定条件下反应生成D的化学方程式为3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2。
2.铁和铝是科技、生产、生活中应用最广泛的金属材料。
现有铁、铝的混合物进行如下实验:
(1)操作X的名称是_____。
(2)气体A是_____。
(3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸,生成_____(填化学式),A在该反应中作为_____(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(4)溶液B中阴离子除OH-外还有_____,溶液D中存在的金属离子为_____。
【答案】过滤H2(或氢气)HCl还原剂AlO2-Fe2+
【解析】
【分析】
金属混合物中Fe与NaOH溶液不反应,而Al可以与NaOH溶液反应产生NaAlO2、H2,NaAlO2易溶于水,所以气体A是H2,溶液B是NaAlO2与NaOH的混合溶液,固体C是Fe,Fe是比较活泼的金属,与HCl发生置换反应产生FeCl2和氢气,因此溶液D为FeCl2,据此分析解答。
【详解】
(1)操作X的名称是分离难溶性的固体与可溶性液体混合物的方法,名称是过滤;
(2)气体A是H2;
(3)A是H2,H2和Cl2的混合气体光照会发生爆炸,反应生成HCl,在该反应中,氢元素的化合价升高,失去电子,被氧化,所以H2作还原剂,;
(4)溶液B是反应产生的NaAlO2与过量的NaOH的混合溶液,所以溶液B中阴离子除OH-外还有AlO2-;铁可以和盐酸反应生成FeCl2和H2,溶液D中含有的金属离子为Fe2+。
【点睛】
本题考查金属铁以及金属铝的化学性质。
注意知识的积累是解题的关键,HCl的氧化性比较弱,只能把Fe氧化为Fe2+,Cl2、H2O2具有强氧化性,可以把Fe氧化为Fe3+;Al既可以与酸反应产生氢气,也可以与强碱溶液反应反应氢气,等物质的量的铝与足量的酸、碱反应产生氢气的物质的量相等。
3.A是日常生活中最常见的金属,其转化关系如图(部分反应物或生成物已略去)。
(1)写出
的化学式_____________;溶液
的颜色是______________。
(2)写出下列转化的离子方程式:
①
:
_________________。
②
:
__________________。
(3)
转化为
过程中,可观察到白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,该反应的化学方程式为:
________________。
【答案】
浅绿色
【解析】
【分析】
A是金属单质,B是金属氧化物、C和D均为金属氯化物,而且可以相互转化,因此A是变价金属,日常生活中最常见的变价金属只有铁,因此,B为四氧化三铁、C为氯化亚铁、D为氯化铁、E为氢氧化亚铁,F为氢氧化铁,据此回答。
【详解】
(1)B为四氧化三铁、C为氯化亚铁;答案为:
;浅绿色;
(2)A为铁、C为氯化亚铁、D为氯化铁;故①
的离子方程式为
,②
的离子方程式为
;
(3)E为氢氧化亚铁,F为氢氧化铁,因此
转化为
过程中,可观察到白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,该反应的化学方程式为
。
【点睛】
此题的切入点是按物质类别及类别的通性给各物质归类,进一步找到C、D都是同一种金属的氯化物,是组成元素相同不同化合物,因此,金属元素是变价元素。
4.某工厂的工业废水中含有大量的Al2(SO4)3、较多的Cu2+和少量的Na+。
从工业废水中回收金属铝和金属铜的工艺流程如下图所示(试剂X、Y、Z均过量)。
(1)试剂X为_______,加入试剂X发生的离子方程式是___________试剂Z为___________。
(2)操作②为____________(填实验分离方法)。
(3)溶液2中含有的溶质有__________(填化学式)。
(4)写出操作④的化学反应方程式____________。
(5)金属铜能与浓硫酸在加热的条件下发生反应,产生的气体为_________(填化学式)。
【答案】铝2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu氨水过滤Al2(SO4)3、H2SO4Al2(SO4)3、H2SO4SO2
【解析】
【分析】
某工厂的工业废水中含有大量的Al2(SO4)3、较多的Cu2+和少量的Na+,由流程可知加入X为金属铝,用于置换出铜,溶液1含有Al2(SO4)3、Na2SO4,不溶性物质为过量的Al和Cu的混合物,向不溶性物质中加入试剂Y用于溶解Al,反应产生Al2(SO4)3,而Cu不能发生反应,则为稀H2SO4,溶液2含有Al2(SO4)3、过量H2SO4,由于Al(OH)3是两性物质,能够与过量的强碱NaOH溶液反应产生可溶性物质,因此向①②混合后加入氨水,可生成Al(OH)3沉淀,过滤、洗涤后加热分解生成Al2O3,电解熔融的Al2O3可生成Al,以此解答该题。
【详解】
根据上述分析可知操作①是过滤,不溶性物质为Cu、Al混合物,操作②是过滤,试剂Y是H2SO4,溶液1含有Al2(SO4)3、Na2SO4,溶液2含有Al2(SO4)3、过量H2SO4,试剂Z是氨水,操作③是过滤,操作④加热分解Al(OH)3,操作⑤是电解。
(1)由以上分析可知X为Al,可用于除去溶液中的Cu2+,反应的离子方程式为:
2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu;试剂Z为氨水;
(2)操作①②③用于分离固体和液体,为过滤操作;
(3)溶液2中含有的溶质有Al2(SO4)3、H2SO4;
(4)操作④是加热Al(OH)3,Al(OH)3不稳定,受热发生分解反应,化学方程式为:
2Al(OH)3
2Al2O3+3H2O;
(5)金属Cu与浓硫酸混合加热,发生氧化还原反应,产生CuSO4、SO2、H2O,反应方程式为:
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O,所以反应产生的气体为SO2。
【点睛】
本题考查了物质的推断、混合物分离提纯的综合应用,把握分离流程中的反应及混合物分离方法为解答的关键,注意实验的设计意图,把握物质的性质,侧重考查学生的分析与实验能力。
5.下图中A~J均代表无机物或其水溶液,其中B、D、G是单质,B是地壳中含量最高的金属元素,G是气体,J是磁性材料。
根据图示回答问题:
(1)写出下列物质的化学式:
A______,E______;
(2)反应①的化学方程式是_________________________;反应②的化学方程式是___________________________;
(3)J与盐酸反应的化学方程式是______________________;反应后的溶液与足量的D反应的离子方程式是______________________,如何检验最后溶液中的阳离子:
______________________________________。
(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。
FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为__________________。
【答案】Fe2O3Al2O32Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑3Fe+4H2O
Fe3O4+4H2Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O2Fe3++Fe=3Fe2+取少量溶液于试管中滴加硫氰化钾溶液,不变色,再通入氯气变血红色,证明含有二价铁离子2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O或2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O
【解析】
【分析】
B为地壳中含量最高的金属,为Al;J为磁性材料,故为Fe3O4,②反应条件为高温,该反应为铁和水蒸气的反应,G为氢气;B(Al)和C反应生成G(H2)和F,I加入过量NaOH得到F,故C为NaOH,F为NaAlO2,结合A和B的反应条件为高温,可知为铝热反应,D为Fe,E为Al2O3,据此解答。
【详解】
(1)根据以上分析,A和B在高温下的反应为Al与Fe2O3在高温下发生的铝热反应,生成和Al2O3和Fe,故A的化学式为:
Fe2O3,E的化学式为:
Al2O3;
(2)根据以上分析,B为Al,C为氢氧化钠溶液,反应①是铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,化学方程式是2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;反应②是铁在高温下和水蒸汽反应生成四氧化三铁和氢气,化学方程式是3Fe+4H2O
Fe3O4+4H2;
(3)J为Fe3O4,Fe3O4与盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水,化学方程式是Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O;反应后的溶液含有Fe3+与足量的Fe反应的离子方程式是2Fe3++Fe=3Fe2+,最后溶液中的阳离子主要是Fe2+,检验的方法是取少量溶液于试管中滴加硫氰化钾溶液,不变色,再通入氯气变血红色,证明含有二价铁离子。
(4)次氯酸钾中氯+1价具有强氧化性,可将+3价的铁氧化成+6价,用FeCl3与KClO在强碱性条件下反应制取K2FeO4,反应的离子方程式为:
2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O或2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O。
6.已知A是一种常见金属,F是一种红褐色沉淀,试根据图中转化关系,回答下列问题。
(1)写出A、C、F、G的化学式:
A_________,C________,F________,G_________。
(2)检验D中阳离子的方法为________________________
(3)保存C溶液时要加固体A的原因__________________
(4)写出下列转化的离子方程式或化学方程式。
①E→F的化学反应方程式:
_________________________
②C→D的离子反应方程式:
_________________________
【答案】FeFeCl2Fe(OH)3Fe2O3取D溶液少许于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含Fe3+(答案合理即可)防止Fe2+被O2氧化变质4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
【解析】
【分析】
A是一种常见金属,F是一种红褐色沉淀,由转化关系可知F为Fe(OH)3,A为Fe,Fe与氧气反应生成B为Fe3O4,四氧化三铁与盐酸反应得到氯化亚铁与氯化铁,故Fe与盐酸反应得到X为氢气、C为FeCl2,可推知E为Fe(OH)2、D为FeCl3,G为Fe2O3。
【详解】
(1)根据分析可知A为Fe,C为FeCl2,F为Fe(OH)3,G为Fe2O3,故答案为:
Fe;FeCl2;Fe(OH)3;Fe2O3;
(2)D为FeCl3,含有阳离子为Fe3+,检验Fe3+离子的方法为:
取少量D溶液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变红色,证明有Fe3+,故答案为:
取D溶液少许于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含Fe3+(答案合理即可);
(3)FeCl2易被空气中氧气氧化,保存FeCl2溶液时加固体Fe,防止Fe2+被氧气氧化,故答案为:
防止Fe2+被氧气氧化;
(4)E转化为F是氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁,现象是:
白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色;反应化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,C→D反应离子方程式为:
2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-;故答案为:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-。
【点睛】
本题涉及Fe元素单质化合物的性质及转化,物质的颜色是推断突破口,再结合转化关系推断各物质,掌握元素化合物的性质是解题的关键。
7.为探究某固体化合物X(仅含四种元素)的组成和性质,设计并完成如下实验。
请回答:
(1)蓝色溶液中的金属阳离子是________。
(2)黑色化合物→砖红色化合物的化学方程式是________________________。
(3)X的化学式是________。
【答案】Cu2+4CuO
2Cu2O+O2↑Cu3(OH)2(CO3)2或Cu(OH)2·2CuCO3
【解析】
【分析】
根据流程中信息可知黑色化合物为CuO,砖红色化合物为Cu2O,红色金属单质为Cu,蓝色溶液为CuSO4溶液;n(H2O)=
=0.01mol,黑色化合物n(CuO)=
=0.03mol,无色无味气体n(CO2)=n(CaCO3)=
=0.02mol,故可根据各元素推知分子式Cu3C2H2O8,则推断出X为Cu3(OH)2(CO3)2或Cu(OH)2·2CuCO3,据此分析。
【详解】
根据流程中信息可知黑色化合物为CuO,砖红色化合物为Cu2O,红色金属单质为Cu,蓝色溶液为CuSO4溶液;n(H2O)=
=0.01mol,n(H)=0.02mol,黑色化合物n(CuO)=
=0.03mol,无色无味气体n(CO2)=n(CaCO3)=
=0.02mol,故n(O)=0.04+0.03+0.01=0.08mol,可根据各元素推知分子式Cu3C2H2O8,则推断出X为Cu3(OH)2(CO3)2或Cu(OH)2·2CuCO3。
(1)蓝色溶液为CuSO4溶液,含有的金属阳离子是Cu2+;
(2)黑色化合物→砖红色化合物,只能是CuO→Cu2O,反应的化学方程式是4CuO
2Cu2O+O2↑;
(3)X的化学式是Cu(OH)2·2CuCO3或Cu3(OH)2(CO3)2。
8.金属A能够被磁铁所吸引.A及其A的化合物之间有如下的转化关系:
(1)写出A、C的化学式:
A_____;C_____.
(2)检验B中阳离子的试剂是_____.
(3)写出下列反应的化学方程式或离子方程式:
A→D的离子方程式_____
E→C的化学方程式_____
【答案】FeFe(OH)3KSCN溶液或NaOH溶液Fe+2H+═Fe2++H2↑4Fe(OH)2+2H2O+O2═4Fe(OH)3
【解析】
【分析】
金属A能够被磁铁所吸引,则A是Fe,Fe在氯气中燃烧生成B为FeCl3,Fe和HCl反应生成FeCl2和H2,FeCl3和Fe反应生成FeCl2,则D为FeCl2,B和NaOH反应生成红褐色的C为Fe(OH)3,D和NaOH溶液反应生成的白色E为Fe(OH)2,Fe(OH)2和氧气、水反应生成Fe(OH)3。
【详解】
(1)通过以上分析知,A、C分别是Fe、Fe(OH)3,故答案为:
Fe;Fe(OH)3;
(2)B为氯化铁,铁离子用KSCN或NaOH溶液检验,铁离子和KSCN混合后溶液呈血红色,和NaOH反应生成红褐色沉淀,所以可以用KSCN或NaOH溶液检验,
故答案为:
KSCN溶液或NaOH溶液;
(3)Fe和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑,
氢氧化亚铁和氧气、水反应生成氢氧化铁,反应方程式为4Fe(OH)2+2H2O+O2═4Fe(OH)3,
故答案为:
Fe+2H+=Fe2++H2↑;4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3。
【点睛】
本题以Fe及其化合物之间的转化为载体考查无机物推断,明确物质性质是解本题关键。
本题的突破口为C的颜色。
本题的易错点为氢氧化亚铁氧化的方程式的书写。
9.已知A是一种淡黄色固体,可做供氧剂,C为具有磁性的黑色晶体,E的焰色反应为黄色,F为红褐色固体(部分产物已略去)。
(1)物质A、F的化学式分别是_____________、_____________。
(2)C→D的过程中第②步反应的离子方程式是____________________________________。
(3)如何检验D中的金属阳离子,说明具体的操作和实验现象________________________。
(4)E溶液与地壳中含量最多的金属元素的单质发生反应的化学方程式为______________。
(5)G与D溶液也能发生反应,其反应的类型为___________________(填序号)。
a.化合反应b.置换反应c.复分解反应d.氧化还原反应
【答案】Na2O2Fe(OH)32Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-取少量D溶液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液显血红色(其它合理答案也得分2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ad
【解析】
【分析】
已知A是一种淡黄色固体,可做供氧剂,应为Na2O2,C为具有磁性的黑色晶体,应为Fe3O4,E的焰色反应为黄色,则由转化关系可知E为NaOH,B为O2,D为FeCl3,F为红褐色固体,应为Fe(OH)3,以此解答该题。
【详解】
(1)由以上分析可知A为Na2O2,F为Fe(OH)3,故答案为:
Na2O2;Fe(OH)3;
(2)C→D的过程中第②步反应的离子方程式是2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-;
(3)D为FeCl3,阳离子为铁离子,检验铁离子,可取少量D溶液于试管中,滴加KSCN溶液,可观察到溶液显血红色,故答案为:
取少量D溶液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液显血红色;
(4)地壳中含量最多的金属为铝,与氢氧化钠反应的方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
(5)铁与氯化铁反应生成氯化亚铁,为化合反应和氧化还原反应,故答案为:
ad。
【点睛】
题目涉及浓硫酸、硝酸的性质,物质的颜色、反应现象及特殊反应是推断突破口,注意对基础知识的全面掌握。
10.将单质Fe和FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液一起放进烧杯中,搅拌、静置。
根据下述不同情况,填写金属单质或金属离子的符号。
(1)充分反应后,若Fe有剩余,则烧杯中不可能含有的金属离子是_____。
(2)充分反应后,如果烧杯中还有大量的Fe3+,则还会有的金属离子是_____。
(3)如果烧杯中Cu2+的物质的量减少了一半,则烧杯中一定没有的金属离子是____,一定没有的金属单质是______。
【答案】Fe3+、Cu2+Fe2+、Cu2+Fe3+Fe
【解析】
【分析】
在金属活动性顺序中,位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来,单质Fe和FeCl2、FeCl3、CuCl2,氧化性:
FeCl3>CuCl2>FeCl2,还原性Fe>Cu,铁先与氯化铁溶液反应,Fe有剩余,则溶液中不存在Fe3+、Cu2+,以此解答该题。
【详解】
在金属活动性顺序中,位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来,单质Fe和FeCl2、FeCl3、CuCl2,则铁先与氯化铁溶液反应。
氧化性:
FeCl3>CuCl2>FeCl2,还原性Fe>Cu;
①Fe有剩余,则溶液中不存在Fe3+、Cu2+;
②如容器内有大量Fe3+,说明金属Fe完全溶解且铜离子没有反应,所以还会有的金属离子是Fe2+、Cu2+;
③如有一半Cu2+剩余,说明铜离子已部分反应,所以氧化性强的铁离子已完全反应,则容器内一定没有的金属离子是:
Fe3+;则Fe完全溶解,一定没有Fe剩余。
【点睛】
考查Fe3+、Cu2+的氧化能力大小的比较,能正确判断固体的成分是解本题的关键;本题中根据Fe3+、Cu2+的氧化性强弱判断反应先后顺序,从而确定固体的成分、溶液的成分;有固体剩余,若固体只有铜,则反应后的溶液中一定无Fe3+存在,一定存在Fe2+,可能含有Cu2+;若有铁剩余,一定有铜生成,Fe3+和Cu2+无剩余。
11.有A、B、C三种常见的金属单质,A在空气中燃烧生成淡黄色固体;B也能在空气中剧烈燃烧,发出耀眼的白光;C在一定条件下与水蒸气反应生成氢气和一种黑色固体。
根据以上信息回答下列问题:
(1)写出化学式:
A.________;B.________;C.________。
(2)写出化学方程式:
①C与水蒸气反应______________________________________________________;
②A与水反应_______________________________________________________。
【答案】NaMgFe3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H22Na+2H2O=2NaOH+H2↑
【解析】
【分析】
有A、B、C三种常见的金属单质,A在空气中燃烧生成淡黄色固体,则A为钠;B也能在空气中剧烈燃烧,发出耀眼的白光,则B为镁;C在一定条件下与水蒸气反应生成H2和一种黑色固体,则C为铁,据此分析。
【详解】
有A、B、C三种常见的金属单质,A在空气中燃烧生成淡黄色固体,则A为钠;B也能在空气中剧烈燃烧,发出耀眼的白光,则B为镁;C在一定条件下与水蒸气反应生成H2和一种黑色固体,则C为铁。
(1)A、B、C的化学式分别为Na、Mg、Fe。
(2)化学方程式为
①C与水蒸气反应化学方程式为3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2;
②A与水反应化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。
12.有关FeSO4的转化关系如图所示(无关物质已略去)
已知:
①X由两种化合物组成将X通入红溶液溶液褪色通人BaCl2溶液生白色沉淀
②Y是红棕色的化合物。
(1)气体X的成分是______(填化学式)
(2)反应I的反应类型属于_____(填字母代号)
a.化合反应b.复分解反应c.氧化还原反应d.分解反应e.置换反应
(3)溶液2中金属离子的检验方法是________
(4)反应的化学方程式是______________
【答案】SO2、SO3cd取少量溶液于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液变红色证明原溶液中有Fe3+存在
【解析】
【分析】
①硫酸亚铁受热分解,生成气体X;X通入品红溶液,使溶液褪色的是SO2;通入BaCl2溶液,产生白色沉淀是SO3,硫酸亚铁受热分解方程式为:
;
②Y红棕色的化合
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