高考化学与铁及其化合物有关的压轴题附答案.docx

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高考化学与铁及其化合物有关的压轴题附答案

高考化学与铁及其化合物有关的压轴题附答案

一、高中化学铁及其化合物

1．下图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质，其中C为气体单质一种主要成分、D在常温下是黄绿色气体、E为Fe单质，其余为化合物。

它们存在如下转化关系，反应中生成的水及次要产物均已略去。

（1）写出有关物质的化学式

F______________，G_______________，H_________________。

（2）指出MnO2在相关反应中的作用，反应①中是___________剂，反应②中是____________剂。

（3）若反应①是在加热条件下进行，则A是___________；若反应①是在常温条件下进行，则A的电子式为______________。

（4）写出B与MnO2共热获得D的离子方程式________________。

（5）写出B与F反应的化学方程式___________________________。

【答案】Fe3O4FeCl2FeCl3催化剂氧化剂KClO3

4H＋＋2Cl－＋MnO2

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2OFe3O4＋8HCl＝FeCl2＋2FeCl3＋4H2O

【解析】

【分析】

中学阶段与MnO2反应的制备的气体有O2和Cl2，其中在不加热条件下，用H2O2和MnO2制备O2，在加热条件下用氯酸钾在加热条件分解制氧气，用浓盐酸和MnO2制备Cl2，则A为H2O2，B为HCl，C为O2，D为Cl2，F为金属氧化物，与盐酸反应生成两种氯化物，且二者之间可以相互转化，说明E为变价金属，应为Fe，是目前人类应用最广泛的金属，则F为Fe3O4，G为FeCl2，H为FeCl3，结合物质的性质解答该题。

【详解】

与MnO2反应的制备的气体有O2和Cl2，其中在不加热条件下，用H2O2和MnO2制备O2，在加热条件下用浓盐酸和MnO2制备Cl2，则A为H2O2，B为HCl，C为O2，D为Cl2，F为金属氧化物，与盐酸反应生成两种氯化物，且二者之间可以相互转化，说明E为变价金属，应为Fe，是目前人类应用最广泛的金属，则F为Fe3O4，G为FeCl2，H为FeCl3，则：

（1）由以上分析可知，F为Fe3O4，G为FeCl2，H为FeCl3；

（2）在不加热条件下，用H2O2和MnO2制备O2，H2O2起到催化剂的作用，在加热条件下用浓盐酸和MnO2制备Cl2，发生：

4HCl（浓）+MnO2

MnCl2+Cl2↑+2H2O，MnO2起到氧化剂的作用；

（3）反应①是在加热条件下进行，判断为实验室制氧气的反应，加热分解氯酸钾，2KClO3

2KCl+3O2↑，若常温下反应是二氧化锰催化剂分解过氧化氢，2H2O2

2H2O+O2↑，H2O2是共价化合物，其电子式为

；

（4）B（HCl）与MnO2共热获得D（Cl2）的离子方程式为4H++2Cl-+MnO2

Mn2++Cl2↑+2H2O；

（5）B（HCl）与F（Fe3O4）反应的化学方程式为Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O。

2．A、C、E是中学化学中常见的单质，A是固体，C、E是无色无味的气体，D是黑色晶体，它们之间的转化关系如下图所示。

（1）写出A、B、C的化学式：

A_______；B_______；C_______。

（2）写出A、B转化为D、E的化学方程式_______。

（3）写出A与足量稀硝酸反应的离子方程式_______。

【答案】FeH2OO23Fe+4H2O

Fe3O4+4H2↑Fe+4H++NO3－==Fe3++NO↑+2H2O

【解析】

【分析】

A、C、E是中学化学中常见的单质，A是固体，C、E是无色无味的气体，D是黑色晶体，根据它们之间的转化关系，A是Fe、C是O2、B是H2O、D是Fe3O4、E是H2。

【详解】

根据以上分析：

（1）A是Fe；B是H2O；C是O2。

（2）铁与水蒸气在高温条件下生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式是3Fe+4H2O

Fe3O4+4H2↑。

（3）铁与足量稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮、水，反应的离子方程式是Fe+4H++NO3－==Fe3++NO↑+2H2O。

3．图中A~J均为中学化学中常见的物质，它们之间有如下转化关系。

其中A、D为金属单质。

（反应过程中生成的水及其他产物已略去）

请回答以下问题：

（1）B是__________，H是_______________。

（填化学式）

（2）写出J与D反应转化为G的离子方程式_________________________________。

（3）A在常温下也可与NaOH溶液反应生成F，写出此反应的化学方程式 _______。

【答案】Fe2O3Fe（OH）22Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋2Al＋2OH-＋2H2O＝2AlO2-＋3H2↑

【解析】

【分析】

A、D为常见金属单质，B、C为金属氧化物，反应条件是高温进行，可以判断为铝热反应，可以推断A为Al，D为Fe，B为铁的氧化物，结合C与氢氧化钠反应证明C为Al2O3，E为AlCl3，F为NaAlO2，通过转化关系判断，G为FeCl2，H为白色沉淀Fe（OH）2，I为红褐色沉淀Fe（OH）3，B为Fe2O3，J为FeCl3，依据判断结果分析解答问题。

【详解】

A、D为常见金属单质，B、C为金属氧化物，反应条件是高温进行，可以判断为铝热反应，可以推断A为Al，D为Fe，B为铁的氧化物，结合C与氢氧化钠反应证明C为Al2O3，E为AlCl3，F为NaAlO2，通过转化关系判断，G为FeCl2，H为白色沉淀Fe（OH）2，I为红褐色沉淀Fe（OH）3，B为Fe2O3，J为FeCl3；

（1）依据分析判断可知B为：

Fe2O3；H的化学式为：

Fe（OH）2；故答案为：

Fe2O3；Fe（OH）2；

（2）反应“J＋D→G”的离子方程式为铁和三氯化铁的氧化还原反应，离子方程式为：

2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋；故答案为：

2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋；

（3）A为Al在常温下也可与NaOH溶液反应生成F为偏铝酸钠，反应的化学方程式为：

2Al＋2OH-＋2H2O＝2AlO2-＋3H2↑；故答案为：

2Al＋2OH-＋2H2O＝2AlO2-＋3H2↑。

4．下图中A～J均代表无机物或其水溶液，其中B、D、G是单质，B是地壳中含量最高的金属元素，G是气体，J是磁性材料。

根据图示回答问题：

（1）写出下列物质的化学式：

A______，E______；

（2）反应①的化学方程式是_________________________；反应②的化学方程式是___________________________；

（3）J与盐酸反应的化学方程式是______________________；反应后的溶液与足量的D反应的离子方程式是______________________，如何检验最后溶液中的阳离子：

______________________________________。

（4）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。

FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为__________________。

【答案】Fe2O3Al2O32Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑3Fe+4H2O

Fe3O4+4H2Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O2Fe3++Fe=3Fe2+取少量溶液于试管中滴加硫氰化钾溶液，不变色，再通入氯气变血红色，证明含有二价铁离子2Fe3++3ClO-+10OH-＝2FeO42-+3Cl-+5H2O或2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-＝2FeO42-+3Cl-+5H2O

【解析】

【分析】

B为地壳中含量最高的金属，为Al；J为磁性材料，故为Fe3O4，②反应条件为高温，该反应为铁和水蒸气的反应，G为氢气；B（Al）和C反应生成G（H2）和F，I加入过量NaOH得到F，故C为NaOH，F为NaAlO2，结合A和B的反应条件为高温，可知为铝热反应，D为Fe，E为Al2O3，据此解答。

【详解】

（1）根据以上分析，A和B在高温下的反应为Al与Fe2O3在高温下发生的铝热反应，生成和Al2O3和Fe，故A的化学式为：

Fe2O3，E的化学式为：

Al2O3；

（2）根据以上分析，B为Al，C为氢氧化钠溶液，反应①是铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式是2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑；反应②是铁在高温下和水蒸汽反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式是3Fe+4H2O

Fe3O4+4H2；

（3）J为Fe3O4，Fe3O4与盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水，化学方程式是Fe3O4+8HCl＝FeCl2+2FeCl3+4H2O；反应后的溶液含有Fe3+与足量的Fe反应的离子方程式是2Fe3++Fe＝3Fe2+，最后溶液中的阳离子主要是Fe2+，检验的方法是取少量溶液于试管中滴加硫氰化钾溶液，不变色，再通入氯气变血红色，证明含有二价铁离子。

（4）次氯酸钾中氯+1价具有强氧化性，可将+3价的铁氧化成+6价，用FeCl3与KClO在强碱性条件下反应制取K2FeO4，反应的离子方程式为：

2Fe3++3ClO-+10OH-＝2FeO42-+3Cl-+5H2O或2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-＝2FeO42-+3Cl-+5H2O。

5．物质A~F有如图所示的转化关系，各反应均在高温下进行（必要时需催化剂），A是一种常见的金属单质，B常温下是一种液态化合物，E为一种无色气体，且E分子的电子数与N2的电子数相同。

（1）写出①的化学方程式____。

（2）写出③的化学方程式____。

（3）写出一个B作还原剂的化学方程式____。

（4）写出一个F作氧化剂的化学方程式_____。

【答案】3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2CO+H2O（g）

CO2＋H22F2+2H2O=4HF+O2C+CO2

2CO（或2Mg+CO2

2MgO+C）

【解析】

【分析】

反应均是在高温下进行的（必要时可使用催化剂），A是一种常见的金属单质，B常温下是一种液态化合物，E为一种无色气体，且E分子的电子数与N2的电子数相同，则E为CO，依据转化关系结合反应条件分析判断，A为Fe，B为H2O，C为Fe3O4，D为H2，E为CO，F为CO2，据此分析解答。

【详解】

（1）反应①是铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2；

（2）反应③是一氧化碳和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气，化学方程式CO+H2O（g）

CO2＋H2；

（3）B为H2O，氟单质与水反应生成氟化氢和氧气，该反应中水作还原剂，化学方程式2F2+2H2O=4HF+O2；

（4）F为CO2，二氧化碳在高温下与碳单质反应生成一氧化碳，或二氧化碳与金属镁反应生成氧化镁和碳单质，反应中二氧化碳作氧化剂，化学方程式C+CO2

2CO（或2Mg+CO2

2MgO+C）；

6．硫及其化合物有如下转化关系

（1）发生氧化还原反应的是___________（填序号）

（2）写出（5）的反应方程式____________，说明浓硫酸具有___________，制取CuSO4，__________方法最好（填序号）；

（3）SO2是造成空气污染，形成酸雨的主要物质。

SO2在水的存在下与氧气反应生成硫酸，反应方程式为_____________。

验证二氧化硫的方法是_____________。

（4）某溶液中含有Cl-、SO42-，可能含有Na+、Fe2+或其中一种。

①验证Cl-、SO42-的方法是______________

A．先加BaCl2溶液，等沉淀后，再加AgNO3溶液

B．先加AgNO3溶液，等沉淀后，再加BaCl2溶液

C．先加Ba（NO3）2溶液，等沉淀后，再加AgNO3溶液

②验证Na+或Fe2+最简单的方法是_____________。

【答案】①②⑤2H2SO4（浓）+Cu

CuSO4+SO2↑+2H2O强氧化性⑥2SO2+O2+2H2O=2H2SO4将某气体通入盛品红溶液的试管中，品红褪色，再加热，又出现红色，证明是SO2C若溶液为无色，则溶液中只有Na+；若溶液显绿色，一定有Fe2+，再做焰色反应，以证明Na+的存在

【解析】

【详解】

（1）依据转化关系中反应前后元素化合价变化分析，①反应是硫单质和铁发生反应一定有元素化合价变化属于氧化还原反应；②是硫和氧气反应生成二氧化硫属于氧化还原反应；③是三氧化硫和氢氧化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀，无元素化合价变化，不是氧化还原反应；④是硫酸铜和氯化钡溶液反应生成沉淀，发生的是复分解反应；⑤是铜和浓硫酸加热反应，发生的是氧化还原反应，⑥是氧化铜与硫酸的反应，没有元素的化合价发生变化；有元素化合价变化的反应为氧化还原反应，因此①②⑤属于氧化还原反应；故答案为①②⑤；

（2）反应⑤是浓硫酸和铜加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为：

2H2SO4（浓）+Cu

CuSO4+SO2↑+2H2O，反应中浓硫酸表现了酸性和强氧化性；硫酸和氧化铜反应生成硫酸铜，反应过程中无污染气体生成最好，制备硫酸铜的方法，⑥最好，⑤生成二氧化硫污染性气体；故答案为2H2SO4（浓）+Cu

CuSO4+SO2↑+2H2O；强氧化性；⑥；

（3）SO2在水的存在下与氧气反应生成硫酸，分压的化学方程式为：

2SO2+O2+2H2O═2H2SO4；依据二氧化硫的特征性质检验二氧化硫，使品红试液褪色，加热恢复红色，方法为：

将某气体通入盛品红溶液的试管中，品红褪色，再加热，又出现红色，证明是SO2；故答案为2SO2+O2+2H2O═2H2SO4；将某气体通入盛品红溶液的试管中，品红褪色，再加热，又出现红色，证明是SO2；

（4）①依据氯离子用硝酸酸化的硝酸银检验、硫酸根离子检验方法加入盐酸，在加入硝酸钡进行检验，注意离子检验设计应先检验硫酸根离子，沉淀完全后再检验氯离子的存在。

A．先加BaCl2溶液，等沉淀后，再加AgNO3溶液，氯离子和硫酸根离子都会生成白色沉淀，不能确定离子存在，选项A错误；

B．先加AgNO3溶液，等沉淀后，再加BaCl2溶液，硫酸根离子也能生成白色沉淀硫酸银，不能检验离子存在，选项B错误；

C．先加Ba（NO3）2溶液，等沉淀后，检验硫酸根离子存在，除去硫酸根离子后再加AgNO3溶液，检验氯离子存在，选项C正确；

答案为C；

②依据亚铁离子溶液呈浅绿色，钠离子溶液中为无色，或做焰色反应检验；若溶液为无色，则溶液中只有Na+；若溶液显绿色，一定有Fe2+，再做焰色反应，以证明Na+的存在；故答案为若溶液为无色，则溶液中只有Na+；若溶液显绿色，一定有Fe2+，再做焰色反应，以证明Na+的存在。

7．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。

8．已知有以下物质相互转化关系：

试回答：

（1）写出各物质的化学式A________________、 D___________、F_______。

（2）检验G溶液中阳离子所选用的试剂是_______（写化学式），实验现象是______。

（3）写出B溶液与C溶液反应的化学方程式___________________________。

（4）写出G溶液与A反应的离子反应方程式___________________________。

（5）上图中共有6个化学反应，其中属于氧化还原反应的有几个？

________。

【答案】FeKClFe（OH）3KSCN溶液呈红色FeCl2+2KOH=Fe（OH）2↓+2KClFe+2Fe3+=3Fe2+3

【解析】

【分析】

B溶液和C溶液反应生成白色沉淀E，在空气中变成红褐色F，所以E为Fe（OH）2，F为Fe（OH）3，D溶液和AgNO3溶液反应生成白色沉淀为AgCl，得到的溶液的焰色反应呈紫色，说明溶液中有K+，所以B溶液和C溶液是FeCl2和KOH。

Fe（OH）3和盐酸反应生成的G溶液为FeCl3溶液，FeCl3溶液和A反应生成B，所以B是FeCl2，A是铁，C即为KOH，A和盐酸反应生成FeCl2和氢气，符合题意。

故A为Fe，B为FeCl2，C为KOH，D为KCl，E为Fe（OH）2，F为Fe（OH）3，G为FeCl3，H为AgCl。

【详解】

由以上分析可知：

A为Fe，B为FeCl2，C为KOH，D为KCl，E为Fe（OH）2，F为Fe（OH）3，G为FeCl3，H为AgCl。

（1）化学式A：

Fe，D：

KCl，F：

Fe（OH）3。

（2）检验G（FeCl3）溶液中的Fe3+可选用KSCN溶液，Fe3+和SCN-反应生成红色的配离子和配合物，溶液显红色。

（3）B（FeCl2）溶液与C（KOH）溶液反应的化学方程式为FeCl2+2KOH=Fe（OH）2↓+2KCl。

（4）G（FeCl3）溶液与A（Fe）反应的离子反应方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+。

（5）上图中的6个化学反应，铁和盐酸的置换反应、Fe（OH）2在空气中被氧气氧化为Fe（OH）3的反应以及FeCl3和铁生成FeCl2的归中反应属于氧化还原反应，其他3个都是复分解反应，没有化合价的变化，不是氧化还原反应，所以属于氧化还原反应的共有3个。

9．A、B、C、D是中学化学常见的单质，甲、乙、丙为化合物，乙在常温常压下为无色无味的液体，组成单质A的元素有可变化合价。

它们之间存在如下图所示的转化关系。

由此推断：

（1）甲的化学式为________________，丙的化学式为________________。

（2）写出甲和D反应的化学方程式：

_________________________________________。

（3）为检验化合物甲中元素的化合价，需要用到的药品有________（填字母）。

A.稀硫酸B.盐酸

C.硫氰化钾溶液D.高锰酸钾溶液

【答案】Fe3O4Al2O33Fe3O4＋8Al

9Fe＋4Al2O3ACD

【解析】

【分析】

A、B、C、D是中学化学常见的单质，甲、乙、丙为化合物，乙在常温常压下为无色无味的液体，乙是H2O，组成单质A的元素有可变化合价，且高温条件下与H2O反应，则A是Fe，甲是Fe3O4，C是H2，B是O2，Fe3O4与D反应生成Fe，此反应为铝热反应，则D是Al，丙是Al2O3。

【详解】

（1）乙在常温常压下为无色无味的液体，乙是H2O，组成单质A的元素有可变化合价，且高温条件下与H2O反应，则A是Fe，甲是Fe3O4，Fe3O4与D反应生成Fe，此反应为铝热反应，则D是Al，丙是Al2O3，故甲的化学式为Fe3O4，丙的化学式为Al2O3。

（2）甲是Fe3O4，D是Al，其化学反应方程式为：

3Fe3O4＋8Al

9Fe＋4Al2O3

（3）甲是Fe3O4，要检验其中所含有的阳离子，要先用稀硫酸使其发生反应：

Fe3O4＋8H＋＝2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O，然后再用高锰酸钾溶液检验Fe2＋，用硫氰化钾溶液检验Fe3＋，故使用的物质是A、C、D。

10．已知A是一种淡黄色固体，可做供氧剂，C为具有磁性的黑色晶体，E的焰色反应为黄色，F为红褐色固体（部分产物已略去）。

（1）物质A、F的化学式分别是_____________、_____________。

（2）C→D的过程中第②步反应的离子方程式是____________________________________。

（3）如何检验D中的金属阳离子，说明具体的操作和实验现象________________________。

（4）E溶液与地壳中含量最多的金属元素的单质发生反应的化学方程式为______________。

（5）G与D溶液也能发生反应，其反应的类型为___________________（填序号）。

a.化合反应b.置换反应c.复分解反应d.氧化还原反应

【答案】Na2O2Fe（OH）32Fe2+＋Cl2=2Fe3+＋2Cl－取少量D溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显血红色（其它合理答案也得分2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑ad

【解析】

【分析】

已知A是一种淡黄色固体，可做供氧剂，应为Na2O2，C为具有磁性的黑色晶体，应为Fe3O4，E的焰色反应为黄色，则由转化关系可知E为NaOH，B为O2，D为FeCl3，F为红褐色固体，应为Fe（OH）3，以此解答该题。

【详解】

（1）由以上分析可知A为Na2O2，F为Fe（OH）3，故答案为：

Na2O2；Fe（OH）3；

（2）C→D的过程中第②步反应的离子方程式是2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；

（3）D为FeCl3，阳离子为铁离子，检验铁离子，可取少量D溶液于试管中，滴加KSCN溶液，可观察到溶液显血红色，故答案为：

取少量D溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显血红色；

（4）地壳中含量最多的金属为铝，与氢氧化钠反应的方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；

（5）铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，为化合反应和氧化还原反应，故答案为：

ad。

【点睛】

题目涉及浓硫酸、硝酸的性