全国高考化学铁及其化合物的综合高考模拟和真题分类汇总含详细答案.docx
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全国高考化学铁及其化合物的综合高考模拟和真题分类汇总含详细答案
2020-2021全国高考化学铁及其化合物的综合高考模拟和真题分类汇总含详细答案
一、高中化学铁及其化合物
1.某金属X,为了确定其成分,进行一系列实验,实验过程和发生的现象如下图所示:
⑴写出金属X的化学式_________。
⑵写出溶液B中溶质的化学式_________。
⑶写出白色沉淀C转变为红褐色沉淀D的化学方程式_________。
【答案】FeFeCl24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
【解析】
【分析】
金属与盐酸反应生成无色可燃性气体为氢气,白色沉淀与氧气反应生成红褐色沉淀,则金属为Fe;
【详解】
(1)分析可知,金属X为Fe;
(2)溶液B为氯化亚铁;
(3)白色沉淀为氢氧化亚铁,在空气中与氧气反应生成氢氧化铁,方程式为:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
2.下图为一些常见物质的转化关系图(部分反应物与生成物未标出)。
A、C、E、G为单质,其中A、C、G为金属,E为气体。
B为常见无色液体,L为红褐色固体,I的焰色反应呈紫色。
常温下A、G投入J的浓溶液无明显现象,K是反应①所得溶液中的唯一溶质。
⑴A在元素周期表中的位置为_______,H的电子式为________。
⑵写出有关反应的离子方程式:
反应①的离子方程式为__________。
反应②的离子方程式为__________。
⑶反应③中每生成1molE,转移电子的物质的量为__________。
【答案】第四周期Ⅷ族
3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++NO↑+14H2O2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑1mol
【解析】
【分析】
A、C、E、G为单质,其中A、C、G为金属,L为红褐色固体,L为Fe(OH)3,B为常见无色液体,B为H2O,由元素守恒及转化可知,D为Fe3O4,G为Al,A为Fe,E为H2,I的焰色反应呈紫色,I中含K元素,由元素守恒及转化可知,C为K,F为KOH,I为KAlO2,K与氢气化合生成KH,所以H为KH,常温下A、G投入J的浓溶液无明显现象,K是反应①所得溶液中的唯一溶质,J为硝酸,K为硝酸铁,然后结合单质及化合物的性质来解答。
【详解】
A、C、E、G为单质,其中A、C、G为金属,L为红褐色固体,L为Fe(OH)3,B为常见无色液体,B为H2O,由元素守恒及转化可知,D为Fe3O4,G为Al,A为Fe,E为H2,I的焰色反应呈紫色,I中含K元素,由元素守恒及转化可知,C为K,F为KOH,I为KAlO2,K与氢气化合生成KH,所以H为KH,常温下A、G投入J的浓溶液无明显现象,K是反应①所得溶液中的唯一溶质,J为硝酸,K为硝酸铁,
(1)由上述分析可知,A为Fe,位于元素周期表中第四周期Ⅷ族,H为KH,其电子式为
;
(2)反应①的离子方程式为3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++NO↑+14H2O,反应②的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(3)反应③为KH+H2O=KOH+H2↑,H元素的化合价由-1升高为0,则每生成1molE(KOH),转移电子的物质的量为1mol×(1-0)=1mol。
3.A、B、C均为中学化学常见的纯净物,它们之间存在如下转化关系:
其中①②③均为有单质参与的反应。
(1)若A是常见的金属,①③中均有同一种黄绿色气体参与反应,B溶液遇KSCN显血红色,且②为化合反应,写出反应②的离子方程式_________________________。
(2)如何检验上述C溶液中的阳离子?
______________________。
(3)若B是太阳能电池用的光伏材料,①②③为工业制备B的反应。
C的化学式是____________,属于置换反应____________,(填序号)写出反应①的化学方程式____________________。
【答案】Fe+2Fe3+=3Fe2+取少量溶液于试管,加KSCN溶液,无明显现象,再加氯水,溶液变成血红色,则证明含Fe2+SiCl4①③2C+SiO2
Si+2CO↑
【解析】
【分析】
(1)由转化关系可知A为变价金属,则A应为Fe,B为氯化铁,C为氯化亚铁,②为Fe与氯化铁的反应;
(3)B是太阳能电池用的光伏材料,可知B为Si,①为C与二氧化硅的反应,①②③为工业制备B的反应,则C为SiCl4,③中SiCl4与氢气反应,提纯Si,以此解答该题。
【详解】
(1)A是常见的金属,①③中均有同一种气态非金属单质参与反应,且②为化合反应,则该非金属气体为Cl2,B为氯化铁,则反应②的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+;
(2)由分析知C为氯化亚铁,检验Fe2+的操作方法是取少量溶液于试管,加KSCN溶液,无明显现象,再加氯水,溶液变成血红色,则证明含Fe2+;
(3)B是太阳能电池用的光伏材料,可知B为Si,①为C与二氧化硅的反应,①②③为工业制备B的反应,则C为SiCl4,其中②为Si和Cl2化合生成SiCl4,③中SiCl4与氢气反应,提纯Si,则反应①的化学方程式为SiO2+2C
Si+2CO↑,其中属于置换反应的有①③。
4.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)。
5.甲、乙、丙三种物质之间有如下转化关系:
(1)若甲和丙都是不溶于水的白色固体物质,既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液。
则甲是________(填化学式)。
写出“
”转化的离子方程式______________________。
(2)若乙溶液中加入
溶液,有血红色出现,则乙溶液中含有的离子是___________,甲的化学式为_____________。
【答案】
【解析】
【详解】
(1)甲和丙都是不溶于水的白色固体物质,按信息知甲为
、乙是硫酸铝,丙为
,则乙与氨水反应的离子方程式为:
;
(2)若乙溶液中加入
溶液,有血红色出现,则乙为硫酸铁,其溶液中含有铁离子,氧化物甲与硫酸反应得到硫酸铁溶液,因此甲为氧化铁。
【点睛】
铝离子与氨水反应的离子方程式容易出错,同学往往错误地把离子方程式写错成
。
6.中学化学常见物质A、B、C、D、E有如下转化(已知A、B、C、D、E均含有同一元素):
请写出:
(1)B→C+D的离子方程_______________________;
(2)E→F化学方程式__________________________。
(3)若A→B过程的反应不是化合反应,该反应可能的化学方程式___________________。
(4)D通过化合反应转化为C的离子方程式为____________________________________。
【答案】
【解析】
【分析】
由F是红褐色物质,可知F是Fe(OH)3;E能氧化为Fe(OH)3,E是Fe(OH)2;逆推可知C含有Fe2+、D含有Fe3+,则A是Fe;B中的铁元素有+2、+3两种,B是Fe3O4。
【详解】
根据以上分析,
(1)Fe3O4与盐酸反应生成氯化亚铁和氯化铁,反应的离子方程
;
(2)氢氧化亚铁和氧气反应生成氢氧化铁,反应化学方程式为
;
(3)若Fe→Fe3O4过程的反应不是化合反应,则为铁和水蒸气高温条件下生成四氧化三铁和氢气,反应可能的化学方程式为
;
(4)Fe3+和Fe通过化合反应生成Fe2+,反应的离子方程式为
。
7.已知A为常见的金属单质,根据如下所示的转化关系回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:
A________,B_______,C_______,D_________,E__________。
(2)反应③的离子方程式为_______________;
反应④的离子方程式为___________;
反应⑦的化学方程式为_____________。
【答案】FeFeCl2FeCl3Fe(OH)2Fe(OH)32Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-2Fe3++Fe=3Fe2+4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
【解析】
【分析】
A为常见的金属单质,其某种化合物是红褐色固体,该红褐色固体E为Fe(OH)3,由转化关系图可知,A是Fe单质,Fe与HCl反应产生的B是FeCl2,Fe与Cl2反应产生的C是FeCl3,FeCl2与Cl2反应产生FeCl3,FeCl3与Fe反应产生FeCl2,FeCl2与碱NaOH反应产生的D为Fe(OH)2,Fe(OH)2在溶液中被空气中的O2氧化为Fe(OH)3,FeCl3与NaOH反应也产生Fe(OH)3,然后结合物质的性质及化学用语来解答。
【详解】
(1)根据上述分析可知A是Fe,B是FeCl2,C是FeCl3,D是Fe(OH)2,E是Fe(OH)3。
(2)反应③是FeCl2与Cl2反应转化为FeCl3,该反应的离子方程式为:
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-;
反应④是FeCl3与还原剂Fe反应产生FeCl2,该反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+;
反应⑦是Fe(OH)2在溶液中被空气中的O2氧化为Fe(OH)3,该反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
【点睛】
本题考查无机物的推断,涉及铁元素的单质及化合物的性质及转化关系。
注意物质的颜色为解答本题的突破口。
Fe3+具有强氧化性,可以与还原剂反应转化为低价态的Fe2+,也可以转化为Fe单质;Fe2+既有氧化性,也有还原性,主要表现还原性;Fe单质与弱氧化剂作用转化为Fe2+,与强氧化剂作用转化为Fe3+。
熟悉铁及其化合物的性质即可解答,注意氧化还原反应方程式书写时要遵循电子守恒。
8.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。
9.已知A为金属单质,下列物质相互转化如图所示:
试回答:
(1)写出B的化学式_______,D的化学式______。
(2)写出由E转变成F的化学方程式______。
(3)检验G溶液中阳离子的试剂为______,写出发生反应的离子方程式______。
(4)向G溶液加入A的有关离子反应方程式______。
(5)某同学取B的溶液酸化后加入碘化钾淀粉溶液,在空气中放置一会儿变为蓝色,写出与上述变化过程相关的离子方程式______,______。
【答案】FeCl2KCl4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3KSCNFe3++3SCN-=Fe(SCN)32Fe3++Fe=3Fe2+4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O2Fe3++2I-=2Fe2++I2
【解析】
【分析】
白色沉淀E在空气中变为红褐色沉淀F,所以E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3,Fe(OH)3和盐酸反应生成的G为FeCl3;D溶液和AgNO3溶液反应生成不溶于硝酸的白色沉淀H(AgCl)和含K+的溶液,所以D为KCl,则B和C分别为KOH和FeCl2中的一种;G(FeCl3)可以和A生成B,所以B为FeCl2,A为铁,铁和盐酸反应生成FeCl2和氢气。
【详解】
(1)B为FeCl2,D为KCl;
(2)由Fe(OH)2转变成Fe(OH)3的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
(3)可以用KSCN溶液检验FeCl3溶液中的Fe3+,两者反应生成红色物质,发生反应的离子方程式为Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3;
(4)向FeCl3溶液加入Fe,发生氧化还原反应,离子反应方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+;
(5)FeCl2中的Fe2+有还原性,可以被空气中的氧气氧化,生成的Fe3+可以氧化I-生成I2,所以把FeCl2溶液酸化后加入碘化钾淀粉溶液,在空气中放置一会儿变为蓝色,发生的离子方程式有4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O和2Fe3++2I-=2Fe2++I2。
10.A、B、C为中学常见单质,其中一种为金属;通常情况下A为固体、B为黄绿色气体、C为无色气体。
D、E、F、G、H、X均为化合物,其中X常温下是无色气体,其水溶液是一种无氧强酸溶液,E为黑色固体,H在常温下为液体。
它们之间的转化如图所示(某些反应条件和部分反应产物已略去)。
(1)写出下列物质的化学式:
D___,X___。
(2)在反应①~⑦中,不属于氧化还原反应的是___(填数字编号)。
(3)反应⑥的离子方程式为:
___。
(4)反应⑦的化学方程式为___;该反应中每消耗0.3mol的A,可转移电子___mol。
(5)除去D溶液中混有的少量G的方法是:
___。
(6)检验G溶液中阳离子的方法是:
___。
【答案】FeCl3HCl③⑥Fe3++3SCN-=Fe(SCN)33Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H20.8向混合液中通入足量氯气(或氯水)(或加入足量H2O2)取少量G溶液于试管中,滴2滴KSCN溶液,溶液不变色,再加新制氯水,溶液变为红色
【解析】
【分析】
单质A和C反应生成黑色晶体E,E和X酸反应生成D、G、H,其中D、G之间可以实现相互转化,说明A为变价金属Fe,E为Fe3O4,C为O2,依据D+A=G说明D为含三价铁离子的化合物,F为含硫氰酸根离子的化合物,G为含Fe2+离子的化合物,H在常温下为液体,H为H2O;B为黄绿色气体,B是氯气,依据G+B=D判断D为FeCl3、G为FeCl2、X为HCl。
据此解答。
【详解】
根据以上分析,
(1)D是氯化铁,化学式是FeCl3,X是盐酸,化学式是HCl。
(2)反应①是铁与氯气反应生成氯化铁,元素化合价改变,属于氧化还原反应;反应②是铁与氧气反应生成Fe3O4,元素化合价改变,属于氧化还原反应;反应③是Fe3O4与盐酸反应生成FeCl3、FeCl2和水,元素化合价不变,不属于氧化还原反应;反应④是FeCl3与铁反应生成FeCl2,铁元素化合价改变,属于氧化还原反应;反应⑤是FeCl2与氯气反应生成FeCl3,元素化合价改变,属于氧化还原反应;反应⑥是Fe3+与SCN-反应生成Fe(SCN)3,元素化合价不变,不属于氧化还原反应;反应⑦是铁与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气,元素化合价改变,属于氧化还原反应;在反应①~⑦中,不属于氧化还原反应的是③⑥。
(3)反应⑥是Fe3+与SCN-反应生成Fe(SCN)3,离子方程式为Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3。
(4)反应⑦是铁与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气,化学方程式为3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2;3mol铁反应转移8mol电子,所以反应中每消耗0.3mol的铁,可转移电子0.8mol。
(5)FeCl2与氯气反应生成FeCl3,除去FeCl3溶液中混有的少量FeCl2的方法是通入过量的氯气。
(6)Fe3+与SCN-反应生成血红色Fe(SCN)3,Fe2+与SCN-作用不显红色,所以检验Fe2+的方法是:
取少量G溶液于试管中,滴2滴KSCN溶液,溶液不变色,再加新制氯水,溶液变为红色,说明含有Fe2+。
11.A~G各物质间的关系如下图,其中B、D为气态单质。
请回答下列问题:
(1)物质C和E的名称分别为________、________;
(2)可选用不同的A进行反应①,若能在常温下进行,其化学方程式为__________________________;
若只能在加热情况下进行,则反应物A应为________;
(3)写出D转化为G的化学方程式_____________________________________;
(4)新配制的F溶液应加入________以防止其转化为G。
检验G溶液中阳离子的常用试剂是________,实验现象为________________________________________。
【答案】浓盐酸四氧化三铁2H2O2
2H2O+O2↑KClO32Fe+3Cl2
2FeCl3铁粉KSCN溶液溶液变为血红色
【解析】
【分析】
本题的突破点是MnO2,在中学化学中MnO2参与的反应主要是氧气和氯气的制备,所以依据框图的转化特点可知B是氧气,D是氯气,C是浓盐酸,E是四氧化三铁,F是氯化亚铁,G是氯化铁;Fe2+具有还原性,因此配制时需要加入铁粉防止被氧化;利用有关元素化合物知识,从质量守恒的角度书写化学方程式。
【详解】
(1)在中学化学中MnO2参与的反应主要是氧气和氯气的制备,所以依据框图的转化特点可知B是氧气,D是氯气,C是浓盐酸,E是四氧化三铁,F是氯化亚铁,G是氯化铁;
(2)MnO2参与制备氧气的反应有两种,一种是MnO2做催化剂的条件下,常温下H2O2分解制得氧气,其反应方程式为2H2O2
2H2O+O2↑;另一种是由MnO2做催化剂的条件下,加热KClO3分解制得氧气,所以A为KClO3;
(3)D为Cl2,G为FeCl3,Fe在氯气中燃烧生成FeCl3的化学方程式为2Fe+3Cl2
2FeCl3;
(4)Fe2+具有还原性,易被空气中的氧气所氧化,因此新配制的氯化亚铁溶液需要加入铁粉防止被氧化成Fe3+;检验FeCl3溶液中阳离子的常用试剂是KSCN溶液,实验现象为滴加KSCN溶液后,溶液变为血红色。
12.以下物质相互转化
试回答:
(1)写出B的化学式________________;D的名称________________。
(2)写出由E转变成F的化学方程式________________。
(3)写出用KOH鉴别G溶液的离子方程式________________;向G溶液加入A的有关离子方程式________________。
【答案】FeCl2氯化钾4Fe (OH)2+O2+2H2O═4Fe (OH)3Fe3++3OH-═Fe (OH)3↓2Fe3++Fe═3F
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