备战高考化学铁及其化合物推断题的综合复习附详细答案.docx
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备战高考化学铁及其化合物推断题的综合复习附详细答案
2020-2021备战高考化学铁及其化合物推断题的综合复习附详细答案
一、铁及其化合物
1.钛(
)被称为继铁、铝之后的第三金属,钛白(
)是目前使用最广泛的白色颜料。
制备
和
的原料是钛铁矿,用含
的钛铁矿(主要成分为
)制备
的流程如下:
(1)步骤①加
的目的是________________________;步骤②冷却的目的是__________________。
(2)考虑成本和废物的综合利用等因素,水浸后的废液中应加入_______处理。
(3)由金红石(
)制取单质钛(
)的过程为
,其中反应
在氩气气氛中进行的理由是______________________________。
【答案】将
还原为
析出绿矾(
)生石灰(或碳酸钙、碱)高温下镁或钛与
、
等反应
【解析】
【分析】
根据钛铁矿中
、
与浓硫酸反应的溶液中加入铁粉、过滤后,滤液冷却得到硫酸亚铁晶体推知,铁粉与铁离子发生反应得到亚铁离子。
水浸后的溶液成酸性。
【详解】
(1)分析题图可知,钛铁矿中的铁最终转化成副产品绿矾,所以要将+3价
转化为+2价
;降低温度,减小了
的溶解度,有利于绿矶结晶析出。
(2)水浸过程发生的离子反应为
,废液呈酸性,所以处理水浸后的废液应加入
、
或碱。
(3)由于
和
易与空气中的
、
等反应,故该反应应在氩气气氛中进行。
2.某科研小组用镍触媒废料(主要成分为Ni-Al合金,混有少量Fe、Cu、Zn及有机物)制备NiO并回收金属资源的流程如下所示:
已知:
相关数据如表1和表2所示
表1部分难溶电解质的溶度积常数(25℃)
物质
Ksp
物质
Ksp
Fe(OH)3
4.0×10-38
CuS
6.3×10-34
Fe(OH)2
1.8×10-16
ZnS
1.6×10-24
Al(OH)3
1.0×10-33
NiS
3.2×10-18
Ni(OH)2
2.0×10-15
表2原料价格表
物质
价格/(元•吨-1)
漂液(含25.2%NaClO)
450
双氧水(含30%H2O2)
2400
烧碱(含98%NaOH)
2100
纯碱(含99.5%Na2CO3)
600
请回答下列问题:
(1)“焙烧”的目的是________________________________。
(2)“试剂a”的名称为__________________;选择该试剂的理由是______。
(3)“氧化”时反应的离子方程式为__________________________________________。
(4)欲使溶液中Fe3+和A13+的浓度均小于等于1.0×10-6mol•L-1,需“调节pH”至少为_______________。
(5)“试剂b”应选择__________,“加水煮沸”时,反应的化学方程式为_______________________________。
(6)氢镍电池是一种应用广泛的二次电池,放电时,该电池的总反应为NiOOH+MH=Ni(OH)2+M,当导线中流过2mol电子时,理论上负极质量减少__________g。
充电时的阳极反应式为_______________________________________________。
【答案】除去废料中的有机物;使部分金属单质转化为氧化物漂液节约成本,不影响后续操作2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O5Na2CO3NiCO3+H2O
Ni(OH)2+CO2↑2Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O
【解析】
【分析】
铁触媒废料焙烧,可以将部分金属单质转化为金属氧化物以及使有机物燃烧而除去,焙烧后固体和硫酸反应生成硫酸盐;再将Fe2+氧化成Fe3+,氧化剂选择漂液(因为漂液价格低廉,且不影响后续实验)。
然后调节pH使Fe3+、Al3+一起转化为氢氧化物沉淀而除去。
滤液1中还有Zn2+、Cu2+以及Ni2+,加入NiS,可以除去Zn2+、Cu2+。
滤液2中有镍离子,同样的道理,在沉淀Ni2+的时候,选择碳酸钠,它的价格也是比较低,加入碳酸钠后得到碳酸镍;碳酸镍加水煮沸会转化成Ni(OH)2,最后Ni(OH)2灼烧分解,就可以得到氧化镍。
【详解】
(1)焙烧可以使部分金属单质变成金属氧化物,并且能够使有机物燃烧并除去。
所以“焙烧”的目的为:
除去废料中的有机物;使部分金属单质转化为氧化物;
(2)应选择氧化剂使亚铁离子氧化成铁离子,氧化剂包括了漂液和双氧水,但是双氧水的价格更贵,所以选择漂液;选择漂液的理由就是漂液成本更低,而且生成NaCl也不影响后续操作。
(3)漂液中含有NaClO,将Fe2+氧化成Fe3+,ClO-被还原成Cl-,反应的离子方程式为
;
(4)Fe(OH)3和Al(OH)3类型相同,Fe(OH)3的Ksp比Al(OH)3小,为了使它们完全沉淀,用Al(OH)3的Ksp进行计算,
则pH至少为5;
(5)需要选择沉淀Ni2+的沉淀剂,NaOH的价格更贵,所以选择Na2CO3,根据题意,加入Na2CO3时,生成的滤渣2为NiCO3,NiCO3加水煮沸转化成Ni(OH)2,加水煮沸的方程式为NiCO3+H2O
Ni(OH)2+CO2↑。
(6)镍氢电池放电时负极的是MH,在反应中MH变成了M,失去质量为H的质量,负极反应式为MH-e-+OH-=M+H2O,转移2mol,负极质量减少2g;充电时阳极发生氧化反应,化合价升高,Ni(OH)2变成NiOOH,电极反应式为:
Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O。
【点睛】
(2)中因为是工业流程,所以在选择原料的时候,不仅要考虑它会不会带来杂质,还需考虑经济成本,比如在此题中都选择了经济成本较低的原料。
(4)计算pH的时候,氢氧化铁和氢氧化铝都可以计算,但是要完全沉淀,选择pH较大的那个。
3.某铁的化合物A存在如下转化关系:
已知B为黄绿色气体单质。
请完成下列问题:
(1)A的化学式________。
(2)向C的溶液中滴加适量KSCN溶液,无明显现象,再滴加几滴B的水溶液,溶液呈血红色。
用离子方程式表示该过程________、________。
(3)若D为金属,则D的化学式________(写出2种)。
【答案】FeC132Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3Fe、Cu、Zn等(任选两种,其他答案合理也给分)
【解析】
(1)B为Cl2,由题可知A和C的组成元素相同,均含Fe和Cl元素,且C可以与Cl2反应生成A,则A为FeCl3,C为FeCl2,A的化学式为FeCl3。
(2)Fe2+与SCN-无明显现象,加几滴氯水,Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+与SCN-反应生成红色的Fe(SCN)3,对应的离子方程式为:
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3。
(3)Fe3+转化为Fe2+,加入活泼的金属如Fe、Zn或不活泼金属如Cu,均可将Fe3+还原为Fe2+。
点睛:
本题解题的关键是分析出A和C均是铁的氯化物,铁元素化合价可以变化,C可以与氯气反应生成A,说明A中铁元素的化合价高于C中铁元素的化合价,故A是FeCl3,C是FeCl2。
4.现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙及物质D、E、F、G、H,它们之间能发生如下反应(图中有些反应的产物和反应的条件没有全部标出)。
请根据以上信息回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:
A_____________、B___________、C______________、F_____________、H____________、乙______________
(2)写出下列反应化学方程式:
反应①_________________________________________________
反应⑤_________________________________________________
反应⑥_________________________________________________
【答案】NaAlFeFeCl2Fe(OH)3Cl22Na+2H2O=2NaOH+H2↑2FeCl2+Cl2=2FeCl3FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl
【解析】
【分析】
【详解】
金属单质A的焰色为黄色,则A为Na;反应①为Na与水反应生成NaOH和H2,则物质D为NaOH,气体为H2;金属B与NaOH反应生成H2,则金属B为Al;黄绿色气体为Cl2,反应②为H2与Cl2化合成HCl,则气体丙为HCl,物质E为盐酸;金属C与盐酸反应生成F,F与Cl2反应生成物质G,G与NaOH反应得红棕色沉淀,则金属C为Fe,F为FeCl2,G为FeCl3;
(1)A、B、C、F、H、乙的化学式依次为Na、Al、Fe、FeCl2、Fe(OH)3、Cl2。
(2)反应①的化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;
反应⑤的化学方程式为Cl2+2FeCl2=2FeCl3;
反应⑥的化学方程式为FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl。
5.某盐A是由三种元素组成的化合物,且有一种为常见金属元素,某研究小组按如下流程图探究其组成:
请回答:
(1)写出组成A的三种元素符号______。
(2)混合气体B的组成成份______。
(3)写出图中由C转化为E的离子方程式______。
(4)检验E中阳离子的实验方案______。
(5)当A中金属元素以单质形式存在时,在潮湿空气中容易发生电化学腐蚀,写出负极的电极反应式______。
【答案】Fe、O、SSO2和SO3Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O取少量E溶液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为血红色,则说明E中阳离子为Fe3+Fe-2eˉ=Fe2+
【解析】
【分析】
由红棕色固体溶于盐酸得到棕黄色溶液,可知C为氧化铁、E为氯化铁溶液,说明A中含有铁元素和氧元素,1.6g氧化铁的物质的量为
=0.01mol;由气体B与足量氯化钡溶液反应生成白色沉淀可知,白色沉淀D为硫酸钡、气体B中含有三氧化硫,由硫原子个数守恒可知,三氧化硫的物质的量为
=0.01mol,气体B的物质的量为
=0.02mol,由A是由三种元素组成的化合物可知,A中含有硫元素、气体B为二氧化硫和三氧化硫的混合气体,二氧化硫的物质的量为(0.02—0.01)mol=0.01mol,m(SO3)+m(SO2)+m(Fe2O3)=0.01mol×80g/mol+0.01mol×64g/mol+1.6g=3.04g,说明A中nFe):
n(S):
n(O)=1:
1:
4,则A为FeSO4。
【详解】
(1)由分析可知,A为FeSO4,含有的三种元素为Fe、O、S,故答案为:
Fe、O、S;
(2)由分析可知,三氧化硫的物质的量为
=0.01mol,气体B的物质的量为
=0.02mol,由A是由三种元素组成的化合物可知,A中含有硫元素、气体B为二氧化硫和三氧化硫的混合气体,故答案为:
SO2和SO3;
(3)C为氧化铁、E为氯化铁溶液,氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水,反应的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,故答案为:
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;
(3)E为氯化铁溶液,检验铁离子的实验方案为可取少量E溶液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为血红色,则说明E中阳离子为Fe3+,故答案为:
取少量E溶液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为血红色,则说明E中阳离子为Fe3+;
(5)铁在潮湿空气中容易发生电化学腐蚀,铁做原电池的负极,失去电子发生氧化反应生成亚铁离子,电极反应式为Fe-2eˉ=Fe2+,故答案为:
Fe-2eˉ=Fe2+。
【点睛】
注意从质量守恒的角度判断A的化学式,把握二氧化硫的性质、铁离子检验为解答的关键。
6.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。
7.已知有以下物质相互转化:
请回答下列问题:
(1)写出B的化学式___________,D的化学式为____________;
(2)写出由E转变成F的化学方程式________。
(3)写出D转化成H的离子方程式_________。
(4)除去溶液B中混有的少量G溶液的最适宜方法是________。
【答案】FeCl2KCl4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Ag++Cl-=AgCl↓向溶液B中加入足量铁粉,再经过滤操作
【解析】
【分析】
D和硝酸银、稀硝酸的混合溶液反应生成沉淀H和焰色反应呈紫色的溶液可知,H为AgCl,D为KCl,白色沉淀E在空气中变成红褐色沉淀F可知E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3,所以G为FeCl3,A为Fe,B为FeCl2,C为NaOH,据此解答。
【详解】
(1)由分析可知,B为FeCl2,D为KCl,故答案为:
FeCl2;KCl;
(2)E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3,反应的方程式为:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,故答案为:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
(3)D为KCl,H为AgCl,D转化为H的离子方程式为:
Ag++Cl-=AgCl↓,故答案为:
Ag++Cl-=AgCl↓;
(4)FeCl2中混有的少量FeCl3,可用过量的铁粉将FeCl3转化为FeCl2,过量的铁粉用过滤除去,故答案为:
向溶液B中加入足量铁粉,再经过滤操作。
【点睛】
白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色所涉及的反应正是E到F:
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3。
8.工业上采用硫铁矿焙烧的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2,不考虑其他杂质)制取绿矾(FeSO4·7H2O),流程如图:
(1)滤渣Ⅰ的主要成分是___(填化学式)。
(2)还原时,试剂X若选用SO2,其反应后生成的阴离子是(填化学式)___。
(3)从还原后的溶液中得到产品,应进行的操作是___、___、过滤、洗涤、干燥。
(4)绿矾(FeSO4·7H2O)在医学上常用作补血剂。
某课外小组通过以下实验方法测定某补血剂中亚铁离子的含量。
步骤a:
取10片补血剂样品除去糖衣、研磨、溶解、过滤,将滤液配成250.00mL溶液;
步骤b:
取上述溶液25.00mL于锥形瓶中,加入少量稀硫酸酸化后,逐渐滴加0.1000mol/L的KMnO4溶液,至恰好完全反应,记录消耗的KMnO4溶液的体积(假定药品中其他成分不与KMnO4反应),发生的反应为:
MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O;
步骤c:
重复“步骤b”2~3次,平均消耗KMnO4溶液20.00mL。
该补血剂中亚铁离子的含量为___mg/片。
【答案】SiO2SO42-蒸发浓缩冷却结晶56
【解析】
【分析】
硫铁矿焙烧的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2不考虑其他杂质),混合物中加入足量硫酸,Fe2O3与酸反应生成的硫酸铁,SiO2不反应,过滤,滤渣Ⅰ为SiO2。
【详解】
(1)硫铁矿焙烧的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2不考虑其他杂质),混合物中加入足量硫酸,Fe2O3与酸反应生成的硫酸铁,SiO2不反应,过滤,滤渣Ⅰ为SiO2;
(2)在滤液中加入SO2将铁离子还原为亚铁离子,离子方程式为:
2Fe3++SO2+2H2O=SO42-+2Fe2++4H+,所以其反应后生成的阴离子是SO42-;
(3)从还原后的溶液中得到产品,应进行的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥;(4)由反应MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O可知存在关系:
MnO4-~5Fe2+,根据平均消耗0.1000mol/L的KMnO4溶液20.00mL,可求出消耗的KMnO4的物质的量为:
0.1000mol/L×20×10-3L=0.002mol,所以消耗的Fe2+的物质的量为:
0.002mol×5=0.01mol,故该补血剂中每片的亚铁离子的含量为:
(0.01mol×56g/mol)/10=0.056g=56mg。
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.钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是一种金属腐蚀抑制剂。
工业上利用钼精矿(主要成分是不溶于水的MoS2)制备钼酸钠的两种途径如图所示。
(1)NaClO的电子式为___。
(2)途径Ⅰ碱浸时发生反应的化学方程式为____。
(3)途径Ⅱ氧化时还有Na2SO4生成,则反应的离子方程式为____。
(4)已知途径Ⅰ的钼酸钠溶液中c(MoO42-)=0.40mol/L,c(CO32-)=0.10mol/L。
由钼酸钠溶液制备钼酸钠晶体时,需加入Ba(OH)2固体以除去CO32-。
当BaMoO4开始沉淀时,CO32-的去除率是______[已知Ksp(BaCO3)=1×10-9、Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8,忽略溶液的体积变化]。
(5)分析纯钼酸钠常用钼酸铵[(NH4)2MoO4]和氢氧化钠反应来制取,若将该反应产生的气体与途径Ⅰ所产生的气体一起通入水中,得到正盐的化学式是_______。
(6)钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。
常温下,碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如图
①当硫酸的浓度大于90%时,碳素钢腐蚀速率几乎为零,原因是____。
②若缓蚀剂钼酸钠-月桂酸肌氨酸总浓度为300mg·L-1,则缓蚀效果最好时钼酸钠(M=206g·mol-1)的物质的量浓度为____(计算结果保留3位有效数字)。
【答案】
MoO3+Na2CO3=Na2MoO4+CO2↑MoS2+9ClO-+6OH-=MoO42-+9Cl-+2SO42-+3H2O90%(NH4)2CO3和(NH4)2SO3常温下浓硫酸会使铁钝化7.2
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- 备战 高考 化学 及其 化合物 推断 综合 复习 详细 答案