化学二模试题分类汇编铁及其化合物推断题综合附答案.docx
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化学二模试题分类汇编铁及其化合物推断题综合附答案
2020-2021化学二模试题分类汇编——铁及其化合物推断题综合附答案
一、铁及其化合物
1.X、Y、Z、W为四种常见元素,其中X、Y、Z为短周期元素。
ZX4分子是由粗Z提纯Z的中间产物,X的最高价氧化物对应的水化物为无机酸中的最强酸,Y的离子在同周期中离子半径最小,其氧化物有两性且可用于制造一种极有前途的高温材料,Z是无机非金属材料的主角,其单质是制取大规模集成电路的主要原料,W原子的最外层电子数小于4且W的常见化合价有+3、+2,WX3的稀溶液呈黄色,回答下列问题:
(1)X在元素周期表的位置________________,其简单阴离子的结构示意图为____________________,用电子式表示X的氢化物的形成过程______________________________。
(2)Z的氧化物在通讯领域用来作_______________。
锗与Z是同一主族元素,它可用来制造半导体晶体管。
研究表明:
有机锗具有明显的抗肿瘤活性,锗不与NaOH溶液反应但在有H2O2存在时可与NaOH溶液反应生成锗酸盐,反应的化学方程式为:
_______________________________
(3)W(OH)2在空气中不稳定,极易被氧化,由白色迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,反应的化学方程式为:
____________________________________,若灼烧W(OH)2固体得到___________。
【答案】第三周期ⅦA族
光导纤维Ge+2H2O2+2NaOH=Na2GeO3+3H2O4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe2O3
【解析】
【分析】
根据元素的性质及用途等信息分析元素的种类;根据核外电子排布情况确定在元素周期表中的位置;根据物质的性质及反应的现象书写反应方程式,及用相关化学用语表示物质的组成和结构。
【详解】
Z是无机非金属材料的主角,其单质是制取大规模集成电路的主要原料,则Z为硅;ZX4分子是由粗Z提纯Z的中间产物,X的最高价氧化物对应的水化物为无机酸中的最强酸,则X为氯;Y的离子在同周期中离子半径最小,其氧化物有两性且可用于制造一种极有前途的高温材料,则Y为铝;W原子的最外层电子数小于4且W的常见化合价有+3、+2,WX3的稀溶液呈黄色,则W为铁;
(1)X为氯元素,在元素周期表的位置为:
第三周期ⅦA族;氯离子的结构示意图为:
;用电子式表示HCl的形成过程:
;
(2)Z为硅,二氧化硅在通讯领域用作光导纤维;根据题干信息知锗NaOH溶液在有H2O2存在时反应生成锗酸盐,反应的化学方程式为:
Ge+2H2O2+2NaOH=Na2GeO3+3H2O;
(3)反应现象知该反应为氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁,反应的化学方程式为:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,Fe(OH)3不稳定,灼烧分解得到固体Fe2O3。
2.已知A、B、C、D四种物质均含有铁元素,彼此转化关系如下:
请回答:
(1)反应①称为铝热反应(属于置换反应),写出该反应的化学方程式:
__、其中Al作__剂。
(2)反应④的离子方程式为:
__。
(3)新配制的C溶液中应加入__,以防止其转化为D。
检验D溶液中阳离子的常用试剂是__(填化学式),实验现象为__。
【答案】2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3还原剂2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O铁粉(屑)KSCN(或NH4SCN)溶液变红(或呈现血红色)
【解析】
【分析】
氧化铁与铝单质在高温下发生铝热反应,生成A,则A为Fe,铁和水蒸气在高温下反应生成B,B为黑色磁性氧化物,则B为Fe3O4,Fe3O4中铁元素的化合价含有+2、+3价,与盐酸反应生成FeCl3和FeCl2,铁与过量盐酸反应生成FeCl2,则C为FeCl2,FeCl2与双氧水反应生成FeCl3,则D为FeCl3,据此分析解答。
【详解】
(1)反应①称为铝热反应(属于置换反应),该反应的化学方程式:
2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3,反应中Al有0价变为+3价,化合价升高,失电子,被氧化,作还原剂;
(2)反应④为FeCl2与双氧水反应生成FeCl3,离子方程式为:
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(3)C为FeCl2,D为FeCl3,亚铁离子具有还原性,易被氧化,新配制的FeCl2溶液中应加入铁粉(屑),以防止其转化为FeCl3。
检验三价铁离子常用试剂是KSCN(或NH4SCN),三价铁离子遇SCN-变为血红色溶液。
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.某淡黄色固体A(仅含三种元素,式量小于160)可用于制药,为探究其组成和性质,设计并完成如下实验:
已知:
①上述流程中所涉及的反应都充分进行。
②B、C、D均为常见气体。
相同情况下气体B的密度大气体C。
③黑色固体
溶于盐酸后滴加KSCN,无明显现象,加适量氯水后,溶液变红。
请问答:
(1)写出气体B的电子式__,固体A的化学式是__。
(2)黑色固体E与足量浓硝酸反应的离子反应方程式是__。
【答案】
FeC2O43FeO+10H++NO3-=NO+3Fe3++5H2O
【解析】
【分析】
B、C、D均为常见气体说明D单质为氧气,物质的量为
,相同情况下气体B的密度大气体C则说明B为二氧化碳,B与过氧化钠反应,则C为一氧化碳,气体物质的量为
由于生成0.1mol氧气,根据2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,因此二氧化碳的物质的量为0.2mol,CO物质的量为0.2mol,黑色固体E溶于盐酸后滴加KSCN,无明显现象,说明无铁离子,加适量氯水后,溶液变红,说明原物质为FeO,则m(FeO)=28.8g−0.2mol×28g∙mol−1−0.2mol×44g∙mol−1=14.4g,则FeO物质的量
,因此n(Fe):
n(C):
n(O)=0.2mol:
(0.2mol+0.2mol):
(0.2mol+0.2mol+0.2mol×2)=1:
2:
4,则化学式为FeC2O4。
【详解】
⑴气体B为二氧化碳,其电子式
,根据上面分析得到固体A的化学式是FeC2O4;故答案为:
;FeC2O4。
⑵黑色固体E即FeO与足量浓硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水,其离子反应方程式是3FeO+10H++NO3-=NO+3Fe3++5H2O;故答案为:
3FeO+10H++NO3-=NO+3Fe3++5H2O。
5.A、B、C、D、E、F六种物质的相互转化关系如下图所示(反应条件未标出),其中反应①是置换反应。
(1)若A是常见的金属单质,D、F是气态单质,反应①在水溶液中进行,则反应②(在水溶液中进行)的离子方程式是__________。
(2)若B、C、F都是气态单质,且B有毒,③的反应中还有水生成,反应②需要放电才能发生,A、D相遇有白烟生成,则A、D反应产物的电子式是________,反应③的化学方程式是____。
(3)若A、D、F都是短周期元素组成的非金属单质,且A、D所含元素同主族,A、F所含元素同周期,则反应①的化学方程式是________。
【答案】2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
4NH3+5O2
4NO+6H2O2C+SiO2
2CO↑+Si
【解析】
(1).A是常见的金属单质,D、F是气态单质,反应①为置换反应且在水溶液中进行,由转化关系可知,A为变价金属,F具有强氧化性,则A为Fe,F为Cl2、B为HCl、C为氯化亚铁、D为氢气、E为氯化铁,反应②(在水溶液中进行)的离子方程式是:
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,故答案为:
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-;
(2).B、C、F都是气态单质,B有毒,则B为氯气,反应②需要放电条件才能发生,为氮气与氧气反应,③反应中有水生成,可以推知C为N2,F为O2,E为NO,A为NH3,反应①为置换反应,A、D相遇有白烟生成,可推知D为HCl,A与D反应产物为氯化铵,电子式为
,反应③的化学方程式是:
4NH3+5O2
4NO+6H2O,故答案为:
;4NH3+5O2
4NO+6H2O;
(3).A、D、F都是短周期元素组成的非金属单质,且A、D所含元素同主族,A、F所含元素同周期,反应①为置换反应,考虑是碳与二氧化硅反应生成硅与CO,碳与F反应生成E,CO与F生成E,则F为氧气,通过验证符合图示转化关系,则反应①的化学方程式是2C+SiO2
2CO↑+Si,故答案为:
2C+SiO2
2CO↑+Si。
6.利用如图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系。
图中甲~己均含铁元素。
回答下列问题:
(1)K2FeO4常用作杀菌消毒剂,从铁元素化合价的角度分析是因其具有____性;下列关于乙的说法正确的是______(填标号)。
a.属于酸性氧化物,能与碱反应
b.属于碱性氧化物,能与酸反应
c.属于两性氧化物,既能与酸反应,又能与碱反应
(2)已知甲与稀硝酸反应的化学方程式为甲+HNO3―→戊+己+NO↑+H2O(方程式未配平)。
若产物中戊和己的物质的量之比为3∶1,则甲与HNO3的物质的量之比为____。
(3)戊与烧碱溶液反应生成丙,放置一段时间后丙转化为丁,丙转化为丁的化学方程式为______,现象为______。
【答案】氧化b1∶34Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
【解析】
【分析】
根据图像可知,甲为铁;乙为氧化物且为+2价,为FeO;丙、丁为氢氧化物,分别为+2、+3价,分别为氢氧化亚铁、氢氧化铁。
【详解】
(1)K2FeO4中铁元素的化合价是+6价,在反应中Fe元素能得电子表现强氧化性,常用作杀菌消毒剂。
根据图可知,铁元素的+2价氧化物是FeO,属于碱性氧化物,能与酸反应生成盐和水。
(2)根据图可知,戊和己分别是铁元素的+2价和+3价盐,铁与硝酸反应生成的戊和己分别是Fe(NO3)2和Fe(NO3)3,HNO3在反应中被还原为NO,氮元素的化合价由+5价降为+2价;设反应生成Fe(NO3)3的物质的量为1mol,则生成Fe(NO3)2的物质的量为3mol,则参加反应的Fe(甲)的物质的量为4mol,根据电子守恒可得3mol+3mol×2=n(NO)×3,n(NO)=3mol;根据N原子守恒可知参加反应的n(HNO3)=n(NO)+n[Fe(NO3)2]×2+n[Fe(NO3)3]×3=12mol,则铁与HNO3的物质的量之比为4∶12=1∶3。
(3)Fe(NO3)2与烧碱溶液反应生成Fe(OH)2(丙),氢氧化亚铁与空气中的氧气氧化,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色的Fe(OH)3(丁)。
7.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
【解析】
【详解】
(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。
8.黄血盐[亚铁氰化钾K4Fe(CN)6]目前广泛用作食品添加剂(抗结剂),我国卫生部规定实验中黄血盐的最大使用量为10mg/kg,一种制备黄血盐的工艺如下:
请回答下列问题:
(1)过滤需要用到的玻璃仪器有__________;写出中间产物CaSO4的一种用途__________。
(2)步骤I反应的化学方程式是___________。
(3)步骤V所用的试剂X是________(填化学式),在得到产品前还需经过的步骤包括____。
(4)工艺中用到剧毒的HCN溶液,含CN-等的废水必须处理后才能排放。
①CN-的电子式是_____________。
②处理含CN-废水的方法:
第一步NaClO溶液先将CN-不完全氧化为OCN-;第二步NaClO溶液完全氧化OCN-生成N2和两种盐。
第二步反应的离子方程式是_____。
(5)已知反应:
3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)
4Fe3++3[Fe(CN)6]4-=Fe4[Fe(CN)6]3↓(蓝色沉淀)
现有Fe2+被氧化后的溶液,仅供选择的试剂:
铁粉、铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、KSCN溶液,请设计检验Fe2+是否氧化完全的实验方案_________。
【答案】漏斗(普通漏斗)、玻璃棒、烧杯制作石膏或用于制作水泥的原料等(填一种即可)3Ca(OH)2+FeSO4+6HCN=Ca2Fe(CN)6+CaSO4+6H2OK2CO3蒸发浓缩、冷却结晶
3ClO-+2OCN-+2OH-=3Cl-+2CO32-+N2↑+H2O或3ClO-+2OCN-+H2O=3Cl-+2HCO3-+N2↑取氧化后的溶液少许于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,证明Fe2+完全被氧化,否则未完全氧化
【解析】
【分析】
制备黄血盐的流程分析:
步骤一加石灰水、硫酸亚铁、HCN溶液制备Ca2Fe(CN)6,没有化合价变化不属于氧化还原反应,根据步骤二过滤的滤渣CaSO4,确定步骤一的产物中含有CaSO4,故步骤一反应原理为:
3Ca(OH)2+FeSO4+6HCN=Ca2Fe(CN)6+CaSO4↓+6H2O,该过程中CaSO4沉淀生成,步骤二过滤,步骤三加入KCl制备K2CaFe(CN)6:
Ca2Fe(CN)6+2KCl=K2CaFe(CN)6↓+CaCl2,步骤四过滤,滤液进行废水处理,滤渣为K2CaFe(CN)6进行步骤五脱钙处理,在不引入新杂质的原则下,选用K2CO3进行脱钙,过滤得到滤液K4Fe(CN)6,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得产品K4Fe(CN)6·3H2O。
【详解】
(1)过滤需要用到的玻璃仪器有普通漏斗、玻璃棒、烧杯;中间产物CaSO4制作石膏或用于制作水泥的原料等;
(2)根据分析,步骤I反应的化学方程式是3Ca(OH)2+FeSO4+6HCN=Ca2Fe(CN)6+CaSO4↓+6H2O;
(3)步骤V脱钙过程,一般用碳酸盐脱去钙离子,且不引入新杂质的原则,应该使用碳酸钾,故试剂X为K2CO3;根据分析,步骤五脱钙处理后,对滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得产品K4Fe(CN)6·3H2O;
(4)①CN-的电子式是
;
②处理含CN-废水的方法:
第一步NaClO溶液先将CN-不完全氧化为OCN-;第二步NaClO溶液完全氧化OCN-生成N2和两种盐,NaClO作氧化剂被还原为NaCl,,每个NaClO化合价降低2。
每个OCN¯中碳元素化合价为+4为最高价不能被氧化,产物以Na2CO3或NaHCO3形式存在,氮的化合价为-3,被氧化为N2,每个氮气分子化合价上升6,故n(ClO¯):
n(N2)=3:
1,由于次氯酸钠水解显碱性,则污水处理的第二步对应的离子反应式为:
3ClO-+2OCN-+2OH-=3Cl-+2CO32-+N2↑+H2O或3ClO-+2OCN-+H2O=3Cl-+2HCO3-+N2↑。
(5)设计检验Fe2+是否氧化完全的在于检测此时溶液中是否有Fe2+,Fe3+无需检验,则根据已知信息3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀),实验方案是:
取少量氧化后的溶液放于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,证明Fe2+完全被氧化,若出现蓝色沉淀,证明还有Fe2+未完全被氧化。
【点睛】
在书写氧化还原反应式过程中,判断物质中元素的化合价OCN¯,可以结合氢离子写成酸的结构HOCN,结构式
,按照非金属性O>N>C>H,三对共用电子偏向N,N的化合价为-3,碳与氧的公用电子偏向氧,故C的化合价为+4。
9.某Al2O3样品中含有一定量的Cu、Fe、Fe2O3杂质。
现通过下列生产过程,从该样品中提纯Al2O3,并回收铁红。
流程如下:
(1)操作①是_________,在实验室进行该操作需要的玻璃仪器有_________。
(2)白色固体②是_________,样品和试剂①反应的化学方程式是_________。
(3)固体①加入适量稀盐酸,可能发生的反应有:
_______(用化学方程式表达)。
(4)溶液③中铁元素的存在形式是_________,如何用实验证明:
____。
(5)溶液③中通入某气体,该气体可以是_________(任写一种的化学式),红褐色固体制得铁红的化学方程式是_________。
【答案】过滤烧杯、漏斗、玻璃棒Al(OH)3Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、2FeCl3+Fe=3FeCl2、Fe+2HCl=FeCl2+H2↑Fe2+取少量溶液于试管中,滴入KSCN溶液无变化,滴加氯水后变血红色O2或者Cl22Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
【解析】
【分析】
Al2O3样品中含有一定量的Cu、Fe、Fe2O3杂质,根据题中流程图可知,样品与试剂①反应得溶液①再通入CO2得白色沉淀②,该白色固体加热分解产生Al2O3,可推知试剂①为NaOH,得到的固体①为Cu、Fe、Fe2O3,溶液①为NaAlO2、NaOH混合溶液,通入过量CO2后得溶液②为NaHCO3溶液,白色固体②为Al(OH)3,Al(OH)3受热分解得Al2O3,固体①中加入盐酸得到固体粉末中铁有剩余,由于Fe会发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+,则溶液③中主要含有Fe2+,经过操作①得红褐色固体应为Fe(OH)3,所以通入的气体应为氧化剂,可以是O2或Cl2,氢氧化铁受热分解得Fe2O3。
【详解】
(1)操作①是分离难溶性固体与可溶性液体混合物的方法,名称为过滤;在实验室进行过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒;
(2)白色固体②受热分解产生Al2O3,则②是Al(OH)3,样品中含有Al2O3和试剂NaOH溶液反应产生NaAlO2和H2O,反应的化学方程式是Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;
(3)固体①中含有Al2O3、Cu、Fe、Fe2O3,加入适量稀盐酸,由于反应后的固体粉末中含有Fe单质,则可能发生的反应有Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、2FeCl3+Fe=3FeCl2、Fe+2HCl=FeCl2+H2↑;
(4)由于固体①中样品与适量盐酸反应后的固体粉末中含有Fe,结合Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、2Fe3++Fe=3Fe2+可知溶液③中铁元素的存在形式是Fe2+,证明方法是:
取少量该溶液于试管中,滴入KSCN溶液无变化,滴加氯水后溶液变血红色;
(5)溶液③中含有Fe2+,向溶液③通入某气体后再加入足量NaOH溶液,产生红褐色的Fe(OH)3沉淀,该气体具有强的氧化性,气体可以是O2或者Cl2,红褐色固体Fe(OH)3不稳定,受热分解产生铁红Fe2O3,该反应的化学方程式是2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O。
【点睛】
本题以从Al2O3样品中提取氧化铝的工艺流程为线索,考查了氧化还原反应、化学试剂的使用、混合物的分离,正确理解制备流程及反应原理为解答关键,注意掌握铝及其化合物性质和转化关系,试题侧重考查学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力。
10.七水硫酸锌别名皓矾,常用作媒染剂、收敛剂、木材防腐剂。
工业上由氧化锌矿(主要成分为ZnO,另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生产ZnSO4·7H2O的流程如下:
在该流程中,相关离子生成氢氧化物的pH如表:
开始沉淀时pH
完全沉淀时pH
Zn2+
5.4
6.4
Fe3+
1.1
3.2
Fe2+
5.8
8.8
Cu2+
5.6
6.4
请回答下列问题:
(1)粉碎氧化锌矿石的目的是______________;滤渣X的成分是________________。
(2)步骤Ⅱ中加入H2O2目的是:
_______________,发生反应的离子方程式为:
______________。
(3)“除铁”步骤中加入试剂M调节溶液的pH,试剂M可以是________(填化学式,一种即可),控制溶液的pH范围为:
_________。
同时还需要将溶液加热,其目的是:
__________。
(4)滤渣Z的成分是____________。
(5)取28.70gZnSO4·7H2O(相对分子质量:
287)加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示:
①步骤Ⅳ中的烘干操作需在减压条件下进行,其原因是____________。
②680℃时所得固体的化学式为________________。
a.ZnOb.Zn3O(SO4)2c.ZnSO4d.ZnSO4·H2O
【答案】增大比表面积,加快反应速率、提高浸取率H2SiO3将
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