备战高考化学压轴题专题复习铁及其化合物的综合附详细答案.docx
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备战高考化学压轴题专题复习铁及其化合物的综合附详细答案
2020-2021备战高考化学压轴题专题复习—铁及其化合物的综合附详细答案
一、高中化学铁及其化合物
1.化学反应多姿多彩,其中的颜色多种多样,试根据图中框图,按要求填写下列问题
(1)A的名称是______________,B的化学式是_________。
(2)反应①的化学方程式________________________;
反应②的离子方程式_____________________________;
B和氯气的化学方程式____________________________。
【答案】
(1)氧化铁;Fe
(2)Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2;Fe+Cu2+=Cu+Fe2+;2Fe+3Cl2
2FeCl3
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析:
红棕色粉末A为氧化铁,在高温下被一氧化碳还原,生成黑色粉末B为铁,与蓝色溶液反应生成红色固体C为铜,铁与盐酸反应生成浅绿色溶液为氯化亚铁。
(1)根据上述分析,A是氧化铁,B是铁,故答案为氧化铁;Fe;
(2)反应①的化学方程式为Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2,故答案为Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2;
反应②的离子方程式为Fe+Cu2+=Cu+Fe2+,故答案为Fe+Cu2+=Cu+Fe2+;
B和氯气的化学方程式为2Fe+3Cl2
2FeCl3,故答案为2Fe+3Cl2
2FeCl3。
考点:
考查了无机推断的相关知识。
2.D、E为中学化学常见的单质,在一定条件下C、D间能发生反应。
各物质转化关系如下图:
(1)B的同素异形体的名称为:
_____________;H的化学式为:
_____________。
(2)已知E的燃烧热为QkJ/mol,试写出表示E燃烧热的热化学方程式_____________。
(3)用惰性电极电解A溶液的阳极反应式为:
_____________。
(4)检验H和G的混合溶液中含有G的阳离子的试剂可以是:
_____________。
a.氯水和KSCN溶液b.氢氧化钠溶液c.酸性KMnO4溶液
(5)用惰性电极电解一定浓度的A溶液,通电一段时间后,向所得溶液中加入9.8g含A中金属阳离子的弱碱固体后恰好恢复到电解前的浓度和pH。
则电解过程中转移电子的物质的量为_____________mol,收集到标准状况下的气体体积为_____________。
【答案】臭氧Fe2(SO4)3Fe(s)+
O2(g)=
Fe3O4(s)△H=-QkJ/mol4OH--4e-=2H2O+O2↑c0.4mol4.48L
【解析】
【分析】
电解A溶液生成三种物质,且D为金属,A应为不活泼金属的含氧酸盐,电解时,在阴极生成金属,则阳极应生成O2,其中E可在B中燃烧说明B为O2,C应为含氧酸,而E在氧气中反应的氧化为与酸反应后生成两种盐,说明金属为变价金属,则E应为Fe,则C应为硫酸,不可能为硝酸,否则四氧化三铁与硝酸反应只生成一种物质,则G为FeSO4,H为Fe2(SO4)3,D应为Cu,则A应为CuSO4,结合相关物质的性质和题目要求可解答该题。
【详解】
根据上述分析可知:
A为CuSO4,B为O2,C为H2SO4,DCu,E为Fe,F为Fe3O4,G为FeSO4,H为Fe2(SO4)3。
(1)由以上分析可知,B为O2,对应的同素异形体为臭氧,H为Fe2(SO4)3。
(2)E为Fe,E的燃烧热为QkJ/mol,则表示E燃烧热的热化学方程式为Fe(s)+
O2(g)=
Fe3O4(s)△H=-QkJ/mol。
(3)A为CuSO4,电解时,在阴极生成金属Cu,在阳极OH-失去电子应生成O2,阳极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑。
(4)G为FeSO4,H为Fe2(SO4)3,二者溶液中含有的金属阳离子为Fe2+、Fe3+,检验Fe2+的方法是根据Fe2+具有还原性,可与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应而使溶液的紫色褪去,故合理选项是c;
(5)向所得溶液中加入9.8g含A中金属阳离子的弱碱固体,即即加入Cu(OH)2的物质的量是0.1mol,恰好恢复到电解前的浓度和pH,说明析出0.1molCu、0.1molH2和0.1molO2,应转移电子0.4mol,收集到标准状况下的气体体积为V(H2)+V(O2)=0.2mol×22.4L/mol=4.48L。
3.现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H,它们之间的相互转化关系如图所示
图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出
。
请根据以上信息完成下列各题:
(1)写出下列物质的化学式:
B_______、丙__________。
(2)写出黄绿色气体乙的一种用途___________,反应过程⑦可能观察到的实验现象是______。
对应的化学方程式是_______。
(3)反应③中的离子方程式是_________。
【答案】AlHCl杀菌消毒、强氧化剂、漂白白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
【解析】
【分析】
金属A颜色反应为黄色证明A为金属Na,Na与水反应生成气体甲为H2,D为NaOH;金属B和氢氧化钠溶液反应产生H2,说明B为金属Al,黄绿色气体乙为Cl2,气体甲是H2,H2和Cl2反应生成丙为HCl,HCl溶于水得到的物质E为盐酸溶液,盐酸与金属C反应产生F溶液是金属氯化物,该氯化物与Cl2还可以反应产生G,G与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀H为Fe(OH)3,则G为FeCl3,推断物质F为FeCl2;判断C为Fe,以此解答该题。
【详解】
根据上述分析可知A是Na,B是Al,C为Fe,气体甲是H2,气体乙是Cl2,气体丙是HCl;D是NaOH,E是盐酸,F是FeCl2,G是FeCl3,H是Fe(OH)3。
(1)根据上述分析可知,物质B是Al,丙是HCl;
(2)黄绿色气体乙是Cl2,该物质可以与水反应产生HCl和HClO,HClO具有强氧化性,可作氧化剂,氧化一些具有还原性的物质,也用于杀菌消毒或用于物质的漂白;
(3)FeCl2与NaOH溶液发生反应:
FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl,Fe(OH)2具有还原性,容易被溶解在溶液中的氧气氧化,发生反应:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,固体由白色迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,因此可观察到的实验现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色;
(4)反应③是Al与NaOH溶液发生反应产生NaAlO2和H2,反应的离子方程式为:
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。
【点睛】
本题是无机物推断,物质的颜色及转化关系中特殊反应是物质推断的突破口,再结合转化关系推断,需要学生熟练掌握元素化合物知识,试题培养了学生的分析能力及逻辑推理能力。
4.已知A、B、C、D分别是AlCl3、BaCl2、FeSO4、NaOH四种化合物中的一种,它们的水溶液之间的一些反应现象如下:
①A+B→白色沉淀,加入稀硝酸,沉淀不溶解。
②B+D→白色沉淀,在空气中放置,沉淀由白色转化为红褐色。
③C+D→白色沉淀,继续加D溶液,白色沉淀逐渐消失。
(1)则各是什么物质的化学式为:
A_______、B_______、C_______、D_______。
(2)现象②中所发生的反应的化学方程式为:
__________________________________、______________________________。
(3)现象③中所发生反应的离子方程式为:
__________________________________、________________________________。
【答案】BaCl2FeSO4AlCl3NaOH;FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO44Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Al3++3OH-=Al(OH)3↓Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
【解析】
【分析】
①A+B→白色沉淀,加入稀硝酸,沉淀不溶解应,则生成的白色沉淀为BaSO4,②B+D→白色沉淀,在空气中放置,沉淀由白色转化为红褐色,是Fe(OH)2的转化为Fe(OH)3,故A为BaCl2,B为FeSO4,D为NaOH,则C为AlCl3,氯化铝溶液与NaOH溶液反应生成白色沉淀Al(OH)3,Al(OH)3能溶解在NaOH溶液中,符合③中现象。
【详解】
(1)根据以上分析可知A、B、C、D依次为BaCl2、FeSO4、AlCl3、NaOH;
(2)现象②先生成白色沉淀,在空气中放置,沉淀由白色转化为红褐色时所发生的反应的化学方程式为:
FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
(3)现象③中所发生反应的离子方程式为:
Al3++3OH-=Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。
【点睛】
考查无机物的推断,关键是明确物质之间的反应,根据现象进行判断,其中“白色沉淀,在空气中放置,沉淀由白色转化为红褐色”为解题突破口,这里发生了Fe(OH)2沉淀的生成及转化为Fe(OH)3的过程,另外灵活利用氢氧化铝的两性知识即可解题。
5.下列框图中的字母分别代表一种常见的物质或其溶液,相互之间的转化关系如图所示(部分产物及反应条件已略去)。
已知A、B为气态单质,F是地壳中含量最多的金属元素的单质;E、H、I为氧化物,E为黑色固体,I为红棕色气体;M为红褐色沉淀。
请回答下列问题:
(1)A在B中燃烧的现象是__________________________________________。
(2)D+E→B的反应中,被氧化与被还原的物质的物质的量比是_________________________。
(3)G+J→M的离子方程式是____________________________________。
(4)Y受热分解的化学方程式是______________________________________。
(5)检验硫酸铁溶液中是否存在Fe2+的试剂是____________________。
【答案】放出大量的热,产生苍白色火焰2:
13AlO2-+Fe3++6H2O=3Al(OH)3↓+Fe(OH)3↓4Fe(NO3)3
2Fe2O3+12NO2↑+3O2↑酸性高锰酸钾溶液
【解析】
【分析】
F是地壳中含量最多的金属元素的单质,则F为Al,转化关系中X电解得到三种物质,为电解电解质与水型,A、B为气态单质,二者为氢气和氯气,二者反应生成D,D为HCl,E为黑色固体,为氧化物,和HCl反应又生成B气体,A为H2,B为Cl2,E为MnO2,电解X是电解氯化钠溶液,C为NaOH,与Al反应生成G,G为NaAlO2;M为红褐色沉淀为Fe(OH)3,所以J是含三价铁离子的物质,是H和D反应生成,证明J为FeCl3,H、I为氧化物判断H为Fe2O3,I为红棕色气体为NO2,结合转化关系可知,N为HNO3,Y为Fe(NO3)3,结合物质的性质来解答。
【详解】
(1)A为H2,B为Cl2,H2在Cl2中燃烧的现象是:
气体安静燃烧,放出大量的热,火焰呈苍白色,并有白雾产生;
(2)D+E→B的反应为MnO2+4HCl
MnCl2+Cl2↑+2H2O,MnO2中Mn元素化合价降低,被还原,HCl中Cl元素化合价升高,被氧化,4mol盐酸参与反应,发生氧化反应的盐酸为2mol,另外2mol盐酸显酸性,则n(被氧化的物质HCl):
n(被还原的物质MnO2)=2:
1;
(3)G(NaAlO2)+J(FeCl3)→M(Fe(OH)3)的反应是在水溶液中发生的双水解反应,反应离子方程式是:
3AlO2-+Fe3++6H2O=3Al(OH)3↓+Fe(OH)3↓;
(4)依据分析推断可知Y为Fe(NO3)3,受热分解生成二氧化氮和氧化铁,依据原子守恒配平书写的化学方程式是:
4Fe(NO3)3
2Fe2O3+12NO2↑+3O2↑;
(5)检验硫酸铁溶液中是否存在Fe2+的方法是取少量待测液于试管中,滴加几滴酸性高锰酸钾溶液,若溶液紫色褪去,证明原溶液中含有Fe2+,反之没有Fe2+。
6.某
的溶液X,其中可能含有
、
、
、
、
、
、
、
、
中的一种或几种,取200mL该溶液进行实验,其现象及转化如图.
已知:
反应过程中有一种气体是红棕色.
请回答下列问题:
(1)仅由强酸性条件便可判断溶液X中一定不存在的离子有________.
(2)溶液X中,关于
的判断一定正确的是________(填字母).
a.一定有b.一定没有c.可能有
(3)①中产生气体A的离子方程式为_____________________________________________________.
(4)⑦中生成沉淀K的离子方程式为_____________________________________________________.
(5)溶液X中不能确定的离子是_____________________用实验证明该离子一定不存在的化学方法为______________________________________________________________________________________.
(6)若实验测定A.F.K均为
l,试确定沉淀C及其物质的量范围:
_________.
【答案】
、
b
取少量溶液X于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液不变红色,说明无
(其他答案合理也可)沉淀为
【解析】
【详解】
由反应①加入的Ba(NO3)2溶液及pH=1,结合溶液中可能含有的离子等信息可判断气体A为NO,气体D为NO2,溶液E为HNO3,因此溶液中含有还原性的离子,即含有Fe2+;由反应④加入过量NaOH溶液及溶液中可能存在的离子判断气体F为NH3,溶液I为NH4NO3,溶液中含有NH4+;pH=1的溶液中不可能含有CO32-、SiO32-,故沉淀C为BaSO4;根据图示关系及可能存在的离子可知沉淀G为Fe(OH)3,溶液J为FeCl3;沉淀K为Al(OH)3。
(1)由强酸性条件即可判断溶液X中一定不存在弱酸根离子,所以不存在的离子有CO32-、SiO32-;
(2)强酸性溶液中硝酸根离子具有强氧化性,如果存在硝酸根离子,则不存在亚铁离子,加入硝酸钡溶液时不能产生气体,所以溶液X中一定没有NO3-,
答案选b;
(3)亚铁离子和硝酸反应生成铁离子、一氧化氮和水,离子反应方程式为:
3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O;
(4)⑦中生成沉淀K为Al(OH)3,反应的离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;
(5)生成Fe(OH)3的Fe3+可能来自于Fe2+被硝酸氧化,也可能是原来溶液中就存在Fe3+,故不能确定溶液X中是否存在Fe3+,可用KSCN溶液检验溶液X中是否存在Fe3+;
(6)NO、NH3、Al(OH)3各为0.01mol,则说明溶液X中有0.03molFe2+、0.01molNH4+、0.01molAl3+。
若溶液X中不存在Fe3+,由上述推断可知溶液中一定存在Al3+、NH4+、Fe2+、SO42-,由溶液中的电荷守恒可知3n(Al3+)+n(NH4+)+2n(Fe2+)+n(H+)=2n(SO42-),故n(SO42-)=
(0.03mol+0.01mol+0.06mol+0.02mol)=0.06mol,若溶液中含有Fe3+,则n(SO42-)>0.06mol。
7.A、B、C、D四种化合物,其中A、C、D焰色反应均为黄色(含钠元素),而B的焰色反应为紫色(含钾元素),A、C和盐酸反应均得到D,将固体C加热可得到A,若在A的溶液中通入一种无色无味气体,又可制得C,若B的溶液滴加到硫酸亚铁溶液会先后出现白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀E。
试写出各物质的化学式:
A:
__、B:
__、C:
__、D:
__、E:
___。
【答案】Na2CO3KOHNaHCO3NaClFe(OH)3
【解析】
【详解】
A、B、C、D四种化合物,其中A、C、D焰色反应均为黄色,含有钠元素。
而B的焰色反应为紫色,含有钾元素;A、C和盐酸反应均得到D,将固体C加热可得到A,若在A的溶液中通入一种无色无味气体,又可制得C,这说明C是碳酸氢钠,A是碳酸钠,D是氯化钠,通入的无色气体是二氧化碳。
B的溶液滴加到硫酸亚铁溶液先后出现白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀,说明溶液中发生了反应:
Fe2+→Fe(OH)2(白色沉淀)→Fe(OH)3(红褐色沉淀),E是氢氧化铁,由于B的溶液中阴离子只有一种,所以B是KOH。
答案为:
Na2CO3;KOH;NaHCO3;NaCl;Fe(OH)3
【点睛】
要熟悉常见物质的物理性质和化学性质,特别要熟悉物质之间的转化关系。
如本题中,Na2CO3和NaHCO3之间可以相互转化:
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3,2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O;Fe2+的转化:
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
8.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。
9.下列物质之间有如下反应关系:
已知由E转化成C的现象是:
白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。
回答:
(1)写出下列物质的化学式:
A___,D___,甲___,丙___。
(2)写出红棕色粉末的一种用途___。
(3)写出E→C反应的化学方程式___。
(4)将饱和的B溶液滴入沸水中所得分散系中分散质颗粒直径范围为___。
(5)写出反应②的离子方程式___,该反应中,如果有5.6g铁粉完全反应则生成D的物质的量为___mol。
【答案】Fe2O3FeCl2Cl2KSCN做红色颜料(或炼铁等,合理即可)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)31~100nmFe+2Fe3+=3Fe2+0.3
【解析】
【分析】
分析关系图:
E转化成C的现象是:
白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,则E为Fe(OH)2,C为Fe(OH)3,A为红棕色粉末,则A为Fe2O3,A与盐酸反应生成的B为FeCl3,D为FeCl2,乙为碱如NaOH,由D→B的转化可知,甲为氯气或氯水等,由血红色溶液可知,丙为KSCN。
【详解】
(1)根据分析可知:
红棕色粉末A为Fe2O3,由B(FeCl3)与Fe生成的D为FeCl2,甲含Cl2,能与FeCl3产生血红色溶液的丙为KSCN。
答案为:
Fe2O3;FeCl2;Cl2;KSCN
(2)红棕色粉末是Fe2O3,可做红色颜料,可用于炼铁等。
答案为:
做红色颜料(或炼铁等,合理即可)
(3)E→C反应是Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3,化学方程式为:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
答案为:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
(4)B溶液为FeCl3溶液,滴入沸水中加热后制得Fe(OH)3胶体,胶体分散质颗粒直径范围为1~100nm。
答案为:
1~100nm
(5)反应②是由B(FeCl3)与Fe生成D(FeCl2),离子方程式为:
Fe+2Fe3+=3Fe2+;该反应中,如果有5.6g铁粉完全反应,则生成D(FeCl2)的物质的量为:
。
答案为:
Fe+2Fe3+=3Fe2+;0.3
【点睛】
熟记常见物质的性质,特别是一些特殊性质,有利于快速找到推导题的突破口。
10.已知:
M是人们日常生活中一种重要调料,也是一种重要的化工原料,在灼烧时,焰色反应呈黄色。
A、B、D均为单质,在F的溶液中加入硫氰化钾溶液,溶液变成血红色,各物质的转化关系如下图所示:
根据以上信息回答下列问题:
(1)M和水发生电解的化学方程式____________。
(2)写出E溶于水的电离方程式__________。
(3)F和D反应生成G的离子方程式为____________。
(4)向G的溶液中滴加C的溶液,观察到的现象为________。
【答案】2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑HCl=H++Cl-2Fe3++Fe=3Fe2+先有白色沉淀生成,后变为灰绿色,最终变为红褐色
【解析】
【分析】
M是人们日常生活中一种重要调料,也是一种重要的化工原料,在灼烧时,焰色反应呈黄色,则M是NaCl,电解NaCl的水溶液产物为H2、Cl2和NaOH,结合A、B、D均为单质,可知C为NaOH,E为HCl;在F的溶液中加入硫氰化钾溶液,溶液变成血红色,可知
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