高考化学综合题专题复习铁及其化合物专题解析及答案解析.docx
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高考化学综合题专题复习铁及其化合物专题解析及答案解析
高考化学综合题专题复习【铁及其化合物】专题解析及答案解析
一、高中化学铁及其化合物练习题(含详细答案解析)
1.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。
2.某工厂的工业硫酸盐废水中含有大量的Fe2+、Fe3+、较多的Cu2+和少量的Na+。
工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜,设计如下流程图。
回答下列问题;
(1)A的化学式为_________,D的化学式为_______。
(2)在工业废水中加入过量A时,发应的离子方程式有:
__________、______。
(3)得到FeSO4•7H2O晶体的操作Ⅲ为:
加热浓缩、冷却结晶、______、______、干燥。
【答案】FeH2SO4Fe+2Fe3+=3Fe2+Fe+Cu2+=Fe2++Cu过滤洗涤
【解析】
【分析】
工业废水中含大量Fe2+、Fe3+、Cu2+和少量的Na+,从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜,结合流程可知,要加入铁粉,可置换出铜,同时生成硫酸亚铁,经过滤,得到的滤液C中主要含硫酸亚铁,滤渣B中含Cu、Fe,向该固体混合物中加入D为H2SO4,得到的溶液F为硫酸亚铁,得到滤渣E为Cu,将溶液C、F合并就是FeSO4溶液,溶液经蒸发、浓缩、冷却结晶、过滤,洗涤、干燥就可得到FeSO4·7H2O晶体,以此来解答。
【详解】
(1)加入铁粉,由于金属活动性Fe>Cu,可发生置换反应,置换出铜,反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu,铁、铜的混合物中加入稀硫酸,铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,反应的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑,所以A的化学式为Fe,D的化学式为H2SO4;
(2)由于离子的氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+>Na+,所以向工业废水中加入过量A时,首先发生反应Fe+2Fe3+=3Fe2+,然后发生反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu;
(3)FeSO4的溶解度受温度的影响变化较大,所以从FeSO4的溶液中获得晶体经过加热,通过蒸发浓缩、冷却结晶,然后过滤、洗涤,最后干燥,就得到了FeSO4•7H2O晶体。
【点睛】
本题以废水处理流程为线索,考查了混合物的分离、提纯的操作过程、试剂的选用及离子方程式书写等,把握流程中发生的化学反应及分离方法为解答的关键,注重基础知识的考查。
3.A、B、C、D四种化合物,其中A、C、D焰色反应均为黄色,而B的焰色反应为紫色,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。
试推断:
(1)A:
__、B:
__、C:
__、D:
__、E:
__;
(2)固体C加热得到A的化学反应方程式__;
(3)得到红褐色沉淀E的化学反应方程式__。
【答案】Na2CO3KOHNaHCO3NaClFe(OH)32NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
【解析】
【分析】
A、C、D为盐且焰色反应均为黄色,说明都含有钠元素的化合物;B是碱且透过钴玻璃观察焰色反应为紫色,判断为含K元素,A、C和盐酸反应均得到D的溶液,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,可以判断,无色无味的气体是CO2,A为Na2CO3,C为NaHCO3,D为NaCl;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,说明B为氢氧化钾,E为氢氧化铁,据此分析解答。
【详解】
A、C、D为盐且焰色反应均为黄色,说明都含有钠元素的化合物;B是碱且透过钴玻璃观察焰色反应为紫色,判断为含K元素,A、C和盐酸反应均得到D的溶液,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,可以判断,无色无味的气体是CO2,A为Na2CO3,C为NaHCO3,D为NaCl,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,说明B为氢氧化钾,综上所述:
A:
Na2CO3、B:
KOH、C:
NaHCO3 D:
NaCl、E:
Fe(OH)3;
(1)有分析可知:
A:
Na2CO3、B:
KOH、C:
NaHCO3 D:
NaCl、E:
Fe(OH)3;
(2)碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水的化学方程式为2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑;
(3)氢氧化亚铁具有还原性,能够与氧气、水反应生成氢氧化铁,方程式:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
4.已知X、Y均为有刺激性气味的气体,且几种物质间有以下转化关系,部分产物未标出。
请回答下列问题。
(1)写出下列各物质的化学式:
X______、Y______、A______、B______、C______。
(2)反应①的离子方程式为____________。
【答案】Cl2SO2HClH2SO4FeCl32Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+
【解析】
【分析】
A与硝酸酸化的AgNO3溶液反应产生白色沉淀,A中含Cl-;B与盐酸酸化的BaCl2溶液反应产生白色沉淀,B中含SO42-;又根据X、Y均为有刺激性气味的气体,且X能与
反应,则X为Cl2,Y为SO2,A为HCl,B为H2SO4,C为FeCl3。
【详解】
(1)分析可知,X为Cl2,Y为SO2,A为HCl,B为H2SO4,C为FeCl3。
(2)反应①为氯化铁与二氧化硫发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+。
5.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。
6.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、C均为气体。
D、E、F、G、H、X均为化合物,其中X是一种无氧强酸、E为黑色固体,H在常温下为液体。
它们之间的转化关系如图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。
(1)在反应①~⑦中,不属于氧化还原反应的是________(填编号)。
(2)写出③的离子方程式:
________________
(3)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。
在解决此题时的关键一步是____________。
【答案】①②④⑤⑦Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H20.8mol⑥
【解析】
【分析】
A、B、C为中学常见单质,其中一种为金属,结合后面的红色溶液,中学化学里的红色溶液除了指示剂外,常见的是铁离子遇到SCN-生成的Fe(SCN)3,所以可以确定金属为铁。
通常情况下,A为固体,B、C均为气体,所以A为铁,能和铁反应的常见的气体有氧气和氯气,故B和C分别为氧气和氯气中的一种。
铁和B生成的D加KSCN显红色,所以B为氯气,D为FeCl3;则C为氧气,E为Fe3O4。
X是一种无氧强酸,即为盐酸,Fe3O4和盐酸反应生成FeCl2、FeCl3和水,H在常温下为液体,所以H为水,G为FeCl2。
Fe可以和水蒸气在高温下生成Fe3O4和氢气。
综上所述,A为Fe,B为Cl2,C为O2,D为FeCl3,E为Fe3O4,F为含SCN-的溶液,G为FeCl2,H为H2O。
【详解】
(1)反应①是2Fe+3Cl2
2FeCl3;②是3Fe+2O2
Fe3O4;③是Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O;④是2FeCl3+Fe=3FeCl2;⑤是2FeCl2+Cl2=2FeCl3;⑥是Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3;⑦是3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2。
有化合价变化的反应是氧化还原反应,所以其中①②④⑤⑦氧化还原反应;
(2)③的化学方程式为Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O,故离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;
(3)反应⑦的化学方程式为3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2。
该反应中每消耗3mol铁,转移电子8mol,所以每消耗0.3mol的铁,可转移电子0.8mol。
在解决此题时的关键一步是第⑥步,从红色溶液推断。
【点睛】
无机推断题关键是找题眼,主要从一些特殊反应或物理性质入手,如本题的红色溶液,还有X是一种无氧强酸、H在常温下为液体都可以做出直接的判断。
7.A~I分别表示中学化学中常见的一种物质,它们之间相互关系如下图所示(部分反应物、生成物没有列出)。
已知H为固态氧化物,F是红褐色难溶于水的沉淀,且A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素。
请填写下列空白:
(1)B的俗称_______,反应①的用途_____(填一项)。
(2)反应①的化学方程式为________。
反应③的离子方程式为_________。
反应⑧的化学方程式为______。
(3)反应⑥的化学方程式及变化过程中的现象是__________。
(4)向G溶液中加入AlCl3溶液的离子方程式____________。
【答案】磁性氧化铁焊接钢轨(或冶炼金属铁)8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9FeFe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2OAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色3AlO2-+Al3++6H2O==Al(OH)3↓
【解析】
【分析】
F是红褐色难溶于水的沉淀,说明F为Fe(OH)3,E在空气中可转变为Fe(OH)3,说明E为Fe(OH)2,E与F是B与盐酸反应生成的C和D再与NaOH反应得到,因此C为FeCl2,D为FeCl3,B为Fe3O4,A在氧气中燃烧生成Fe3O4,那么A为Fe,B和I高温下反应生成单质铁,说明发生的是铝热反应,即H为Al2O3,I为Al,Al2O3与Al与过量的氢氧化钠溶液反应生成G,那么G为NaAlO2,据此分析作答。
【详解】
(1)B为Fe3O4,俗名为磁性氧化铁,反应①用于焊接钢轨或冶炼金属铁;
(2)反应①为铝热反应,反应方程式为8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9Fe;反应③为Fe3O4与稀盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水的反应,离子方程式为:
Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O;反应⑧为Al2O3与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠的反应,方程式为:
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;
(3)反应⑥为Fe(OH)2在空气中氧化的反应,Fe(OH)2为白色沉淀,被氧化后迅速变为灰绿色,最终变为红褐色;
(4)向偏铝酸钠溶液中加入AlCl3溶液,生成了白色沉淀,离子反应方程式为:
3AlO2-+Al3++6H2O==Al(OH)3↓。
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.室温下,单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体,在合适的反应条件下,它们可按下面框图进行反应。
又知D溶液为黄色,E溶液为无色,请回答:
(1)A是__________,B是__________,C是_______________(填写化学式)。
(2)反应①的化学方程式为_______________________________。
(3)反应③的化学方程式为________________________________________。
(4)反应④的化学方程式为____________________________________________。
【答案】FeCl2H22Fe+3Cl2
2FeCl3Fe+2HCl=FeCl2+H2↑2FeCl2+Cl2=2FeCl3
【解析】
【分析】
单质B为黄绿色气体,可知B为Cl2,C为单质为无色气体,B与C反应生成E,E溶液是无色的,则C为H2,E为HCl,A与盐酸生成氢气,A应为金属固体单质,A与盐酸反应后生成F为A的氯化物,F又能与氯气反应生成D,且A与氯气可以直接生成D,可推知A为Fe,根据转化关系可知,F为FeCl2,D为FeCl3,据此分析解答。
【详解】
(1)根据以上分析可知,A为Fe,B为Cl2,C为H2,故答案为:
Fe;Cl2,H2;
(2)反应①为Fe和Cl2的反应,反应的化学方程式为2Fe+3Cl2
2FeCl3,故答案为:
2Fe+3Cl2
2FeCl3;
(3)反应③为Fe和HCl的反应,反应的化学方程式为Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,故答案为:
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑;
(4)反应④为FeCl2和Cl2的反应,反应的化学方程式为2FeCl2+Cl2=2FeCl3,故答案为:
2FeCl2+Cl2=2FeCl3。
【点睛】
把握B为氯气及图在转化为解答的关键。
本题的难点是A的判断,要注意根据反应①A+B(氯气)→D(固体),反应④F(A的氯化物)+B(氯气)→D(溶液),说明A是变价金属,且A在F中呈低价。
10.物质A~K有如图的转化关系,其中D、E为气体单质,A、H为常见金属。
试回答(图中有些反应的产物和反应的条件没有全部标出):
(1)写出下列物质的化学式:
D是________,I是______。
(2)写出“C→F”反应的离子方程式:
______________________________________。
(3)写出反应“J→K”的离子方程式:
____________________________________。
(4)在溶液I中滴入NaOH溶液,可观察到的现象是______________________________。
【答案】H2FeCl2
产生白色沉淀,迅速变成灰绿色最后变成红褐色
【解析】
【分析】
黄绿色气体E为Cl2,红褐色沉淀K为Fe(OH)3,金属H与溶液B反应得到I,I能被氯气氧化得到J,J与氢氧化钠反应得Fe(OH)3,可推知H为Fe、B为盐酸、I为FeCl2,J为FeCl3,故B为HCl、气体单质D为H2,金属A与盐酸反应得到C为盐,能与氨气反应得到白色沉淀F,且白色沉淀F溶于氢氧化钠溶液得到G,可推知A为Al、C为AlCl3、F为Al(OH)3、G为NaAlO2,据此解答。
【详解】
(1)由上述分析可知,D为H2,I为FeCl2,
故答案为:
H2;FeCl2;
(2)C为AlCl3,其与NH3·H2O反应生成氢氧化铝和氯化铵,其离子反应方程式为:
;
故答案为:
;
(3)J为FeCl3,其与NaOH溶液反应生成氢氧化铁和氯化钠,其离子反应方程式为:
,
故答案为:
;
(4)I为FeCl2,其与NaOH溶液反应会生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁极易被空气氧化而生成氢氧化铁,其现象为:
产生白色沉淀,迅速变成灰绿色最后变成红褐色,
故答案为:
产生白色沉淀,迅速变成灰绿色最后变成红褐色。
11.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═3Fe2+
【解析】
【分析】
D和硝酸银溶液反应生成白色沉淀H,H不溶于稀硝酸,所以H是氯化银,则D中含有氯离子,D和硝酸银混合溶液进行焰色反应呈紫色,则D中含有钾元素,所以D是氯化钾,白色沉淀E和氧气反应生成红褐色沉淀F,则F是氢氧化铁,E是氢氧化亚铁,氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁溶液,所以G是氯化铁,氯化铁和A反应生成B,B和C反应生成氯
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