高考化学专题复习铁及其化合物推断题的综合题及答案.docx

1、高考化学专题复习铁及其化合物推断题的综合题及答案高考化学专题复习铁及其化合物推断题的综合题及答案一、铁及其化合物1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】 FeC13 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl- Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3 Fe、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

2、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。2已知A、

3、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+Fe2O32Fe+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

4、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)反应称为铝热反应(属于置换反应)，该反应的化学方程式：2Al+Fe2O32Fe+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

5、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已知A、B、C、D是中学化学的常见物质，且A、B、C均含有同一种元素。在一定条件下它们之间的相互转化关系如图所示(部分反应中的H2O已略去)。请回答下列问题：（1）若A可用于自来水消毒，D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质，加热蒸干B的溶液不能得到B。则B的化学式为_。（2）若D是氯碱工业的主要产品之一，B有两性，则反应的离子方程式是_。（3）若A、C、D都是常见气体，C是导致酸雨的主要气体，则反应的化学方程式为_。（4）若A的焰色反应呈黄色，D为二氧化碳，则反应的离子方程式是_。【答

6、案】FeCl3 Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O 2H2S+SO23S+2H2O CO32-+CO2+H2O2HCO3- 【解析】【分析】(1)D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质，则D是铁，A可用于自来水消毒，A为Cl2；(2)若D是氯碱工业的主要产品之一，B有两性，D为NaOH、B为Al(OH)3；(3)C是形成酸雨的主要气体，则A为H2S、D为O2、B为S、C为SO2；(4)若A的焰色反应呈黄色，说明A中含有Na元素，且A、B、C均含有同一种元素据此分析。【详解】(1)D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质，则D是铁，A可用于自来水消毒，由转化关系可知，A为Cl

7、2、B为FeCl3、C为FeCl2；(2)若D是氯碱工业的主要产品之一，B有两性，由转化关系可知，A为铝盐、D为NaOH、B为Al(OH)3、C为NaAlO2，反应为氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式是：Al(OH)3+OH=AlO2+2H2O；(3)若A、C、D都是常见气体，C是形成酸雨的主要气体，则A为H2S、D为O2、B为S、C为SO2，反应为硫化氢与二氧化硫反应生成硫和水，反应的化学方程式为：2H2S+SO23S+2H2O；(4)若A的焰色反应呈黄色，D为二氧化碳，由转化关系可知，A为NaOH、B为Na2CO3、C为NaHCO3，反应为碳酸钠溶液与二氧化碳反应

8、生成碳酸氢钠，反应的的离子方程式是：CO32+CO2+H2O2HCO3。4粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 molL1盐酸中，得溶液C；将中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请填空：(1)中引发铝热反应的实验操作是_，产物中的单质B是_。(2)中所发生的各反应的化学方程式是_。(3)中所发生的各反应的离子方程式是_。(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2

9、)为_，c(Fe2)为_。【答案】加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 Fe Fe2O36HCl=2FeCl33H2O、MgO2HCl=MgCl2H2O Fe2Fe3=3Fe2、Fe2H=Fe2H2 0.67 molL1 2.3 molL1 【解析】【详解】(1)铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应，反应过程中放出大量热，但该反应需要较高的温度才能引发。在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。发生的反应为Fe2O32AlAl2O32Fe，所以产物中单质B为Fe，故

10、答案为：加少量KClO3，插上镁条并将其点燃；Fe；(2)Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能和酸反应生成盐和水：Fe2O36HCl=2FeCl33H2O，MgO2HCl=MgCl2H2O，故答案为：Fe2O36HCl=2FeCl33H2O、MgO2HCl=MgCl2H2O；(3)混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应，生成Fe单质。C溶液中有反应生成的FeCl3，还有未反应的HCl。发生的离子反应为Fe2Fe3=3Fe2、Fe2H=Fe2H2。(4)假设步骤用去的20 g固体中，MgO的物质的量为x，则Fe2O3的物质的量也为x，则40 gmol1x160 gmol1x20 g，解得：x

11、0.1 mol。根据MgOMgCl2的关系，则溶液中MgCl2的浓度为0.1 mol0.15 L0.67 molL1。步骤说明溶液中没有Fe3，也就是溶质为FeCl2和MgCl2。根据Cl守恒的关系，可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于0.45mol，所以，FeCl2的浓度为2.3 molL1，故答案为：Fe2Fe3=3Fe2、Fe2H=Fe2H2；0.67 molL1；【点睛】本题考查混合物反应的计算、物质的量浓度计算，题目难度中等，掌握氧化镁、氧化铁以及铁和三价铁离子的反应原理为解答的关键，(4)中计算亚铁离子的物质的量时，不可忽略了铁与氢离子的反应。5某工厂废金属屑的主要成分为C

12、u、Fe和Al，此外还含有少量Al2O3和Fe2O3，为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用该工厂的金属废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO47H2O)和胆矾晶体。完成下列填空：（1）写出步骤反应的离子方程式：_。（2）试剂X是_，溶液D是_。（3）在步骤中，用如图装置制取CO2并通入溶液A中。一段时间后，仍观察不到烧杯中产生白色沉淀。为了固体C的生成，在药品和装置上可采取的改进措施是_。（4）溶液E中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe3+，用离子方程式解释其可能的原因：_。（5）将固体F继续加入热的稀硫酸，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO4溶液，写出反应

13、的化学方程式：_。【答案】、 稀硫酸 NaHCO3溶液 浓盐酸改为稀盐酸；在装置a和装置b之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，以除去装置a中挥发出的HCl 2Fe3+Fe=3Fe2+、2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+ 【解析】【分析】Fe、Cu、Fe2O3都不与NaOH溶液反应，Al和Al2O3可与NaOH溶液反应，用含有Al、Fe、Cu和Al2O3和Fe2O3的废金属屑制取AlCl3、绿矾晶体(FeSO47H2O)和胆矾晶体流程为：合金中Al、Al2O3与NaOH反应，所得滤液A为NaAlO2溶液，经途径与足量二氧化碳发生反应：，反应可生成Al(OH)3固体C，生成的Al(OH)

14、3再和盐酸反应生成AlCl3，得到的AlCl3较纯净；溶液D为NaHCO3溶液；滤渣B为Fe和Cu的化合物，加入足量稀硫酸，得到的滤液E为FeSO4，经蒸发浓缩、冷却结晶可得到绿矾，滤渣F为Cu，可用于制备胆矾，据此分析解答。【详解】（1）铝、氧化铝与氢氧化钠反应，所得滤液A为NaAlO2溶液，反应的离子方程式为：、；（2）金属铁和金属铜不与氢氧化钠溶液反应，金属铜和稀硫酸之间不反应，但是金属铁可以和稀硫酸之间反应生成硫酸亚铁和氢气，进而制得绿矾晶体，所以试剂X为稀硫酸；溶液D为NaHCO3溶液；（3）进行步骤时，该小组用如图所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中，一段时间后，观察到烧杯

15、中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中挥发出的HCl气体，氯化氢在水中溶解了部分沉淀，发生的反应为：Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O，为了避免固体C减少，可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个洗去HCl的装置，二氧化碳在饱和NaHCO3中不溶，氯化氢和NaHCO3反应生成二氧化碳气体，所以可降低盐酸浓度；在装置I和之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，除去二氧化碳中的氯化氢；（4）溶液E中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe3+，原因是Fe3+被Fe、Cu还原生成Fe2+，所以加入KSCN溶液没有明显现象，故答案为：2Fe3+Fe=3Fe2+、2

16、Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+；（5）用固体F继续加入热的稀H2SO4，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO4溶液，说明在加热条件下，Cu、氧气和稀硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜和水，反应的化学方程式为：。62019年诺贝尔化学奖颁给了为锂电池发展作出突出贡献的三位科学家。某废旧锂电池正极主要由LiFePO4、铝箔、炭黑等组成，Fe、Li、P具有极高的回收价值，具体流程如下：（1）过程生成NaAlO2溶液的离子方程式是_。（2）过程中HCl/H2O2的作用是_。（3）浸出液X的主要成分为 Li+、Fe3+、H2PO4-等。过程控制碳酸钠溶液浓度20%、温度85 、反应时间3 h条件下，探究p

17、H对磷酸铁沉淀的影响，如图所示。综合考虑铁和磷沉淀率，最佳pH为_。结合平衡移动原理，解释过程中pH增大，铁和磷沉淀率增大的原因_。当pH2.5后，随pH增加，磷沉淀率出现了减小的趋势，解释其原因_。（4）LiFePO4可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应制取，共沉淀反应的化学方程式为_。【答案】2Al2OH-2H2O=2AlO2-3H2 溶解LiFePO4，将Fe2+氧化为Fe3+（2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O） 2.5 H2PO4-HPO42-+H+，HPO42-PO43-+H+，加入Na2CO3后，CO32-结合H+使c(H+)减

18、小，促进上述电离平衡正向移动，c(PO43)增大，与Fe3+结合形成磷酸铁沉淀（或者：H2PO4-HPO42-+H+，HPO42-PO43-+H+，溶液pH增大，c(H+)减小，促进上述电离平衡正向移动，c(PO43-)增大，与Fe3+结合形成磷酸铁沉淀 pH2.5时，沉淀中的磷酸铁会有部分开始转变生成Fe(OH)3，使得部分PO43-释放，导致磷沉淀率下降 (NH4)2Fe(SO4)2+H3PO4+LiOH=2NH4HSO4+LiFePO4+H2O或(NH4)2Fe(SO4)2+H3PO4+3LiOH=(NH4)2SO4+Li2SO4+LiFePO4+3H2O 【解析】【分析】含LiFePO

19、4、铝箔、炭黑的废旧锂电池，用NaOH溶解后过滤，滤液为NaAlO2溶液，滤渣为LiFePO4和炭黑，再用盐酸酸化的H2O2溶解滤渣并过滤，得到主要成分为 Li+、Fe3+、H2PO4-等的溶液X，向X中加入Na2CO3溶液，有FePO42H2O析出，过滤的滤液主要是LiCl，再加入饱和Na2CO3溶液，再过滤即可得到LiCO3粗产品，据此分析解题。【详解】(1)过程Al溶于NaOH溶液生成NaAlO2和H2，发生反应的离子方程式是2Al2OH-2H2O=2AlO2-3H2；(2)过程是除铝后料中加入盐酸酸化的H2O2，过滤后得到主要成分为 Li+、Fe3+、H2PO4-等的溶液X，由知HCl

20、/H2O2的作用是溶解LiFePO4，将Fe2+氧化为Fe3+；(3)分析图中数据可知，当pH=2.5时磷的沉淀率最高，铁的沉淀率较高，则过程选择的最佳pH为2.5；已知溶液X中存在H2PO4-的电离平衡，即H2PO4-HPO42-+H+，HPO42-PO43-+H+，过程中当加入Na2CO3后，CO32-结合H+使c(H+)减小，促进上述电离平衡正向移动，c(PO43)增大，与Fe3+结合形成磷酸铁沉淀，提高了铁和磷沉淀率；已知FePO4(s)Fe3+(aq)+ PO43-(aq)，当pH2.5后，随pH增加，溶液中c(OH-)增大，Fe3+开始转变生成Fe(OH)3，促进溶解平衡正向移动，

21、使得部分PO43-释放，导致磷沉淀率下降；(4)(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液混合生成LiFePO4，同时得到(NH4)2SO4和Li2SO4，结合原子守恒，发生反应的化学方程式为 (NH4)2Fe(SO4)2+H3PO4+LiOH=2NH4HSO4+LiFePO4+H2O。7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(FeSO47H2O)，流程如图：（1）滤渣的主要成分是_(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

22、。（4）绿矾(FeSO47H2O)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”23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】SiO2 SO

23、42- 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

24、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/L2010-3L=0.002mol，所以消耗的Fe2+的物质的量为：0.002mol5=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。8目前，处理锌矿进行综合利用，多采用传统的“高氧酸浸法”，但该法也存在一些缺点。最近，有文献报道：用高铁闪锌矿(含有ZnS、FeS、

25、CuS、CdS及少量SiO2等)为原料，采用“高氧催化氧化氨浸法”可以联合制取Cu2O(红色)、CdS(黄色)、锌钡白(白色)三种颜料，其流程如图：已知：浸取剂由碳酸铵、氨水、双氧水等组成；：浸渣为S、Fe(OH)CO3、SiO2等不溶性物质；：浸取液中含有Zn(NH3)42+、Cu(NH3)42+、Cd(NH3)42+；：Cu+在溶液中不存在，但可以与NH3形成稳定的Cu(NH3)2+。回答下列问题：(1)为加快浸取速度，可以采取的措施是(任答两项)_；在实际生产中采取常温下浸取而不采用加热的方法，其原因是_。(2)浸取釜中有O2参与生成浸渣Fe(OH)CO3的离子方程式为_。(3)蒸发炉中

26、加入(NH4)2SO3的主要作用是_；沉降池1中加入稀H2SO4的作用是_。(4)在制取ZnSO4和CdSO4时使用硫酸的量要适当，如果硫酸过量，产生的后果是_。(5)无论采用“高氧酸浸法”还是“高氧催化氧化氨浸法”，其前期处理，都要经过用浸取剂浸取这一步，不同的是“高氧酸浸法”需先高温焙烧，然后再用硫酸浸出。两种方法比较，“高氧酸浸法”存在的缺点是(任答两条)_。【答案】粉碎矿石，增大O2压强，增大氨水和碳酸铵的浓度 防止NH3的挥发，以便形成稳定的配合物，防止双氧水分解 4FeS+3O2+4CO32-+6H2O=4Fe(OH)CO3+4S+8OH- 将Cu(NH3)42+还原为Cu (NH

27、3)2+ 调节溶液的pH，使Cu(NH3)2+转化为Cu2O沉淀 产生H2S气体污染大气；降低锌钡白、CdS的产量 能耗高；设备耐酸性要求高；产生大量有害气体(SO2)污染大气 【解析】【分析】由题干信息，分析流程图可知，高铁闪锌矿在浸取釜中与O2、碳酸铵、氨水、双氧水等组成的浸取剂反应生成S、Fe(OH)CO3、SiO2等不溶性物质、Zn(NH3)42+、Cu(NH3)42+和Cd(NH3)42+，在蒸发炉中加入(NH4)2SO3将Cu(NH3)42+还原为Cu (NH3)2+，进入沉降池1中加入稀H2SO4调节pH使Cu(NH3)2+转化为Cu2O沉淀，剩下的溶液在置换炉中加入适量锌粉得到

28、Cd单质，滤液进入沉降池2加入碳化氨水得到Zn2(OH)2CO3，经稀硫酸得到ZnSO4溶液，ZnSO4与BaS溶液反应得到锌钡白，据此分析解答问题。【详解】(1)由化学反应速率的影响因素可以知道，可采用粉碎矿石，增大O2压强，增大氨水和碳酸铵的浓度等方法加快浸取速率，由于浸取剂由碳酸铵、氨水、双氧水等组成，受热易分解，故在实际生产中采取常温浸取而不采用加热的方法，故答案为：粉碎矿石，增大O2压强，增大氨水和碳酸铵的浓度；防止NH3的挥发，以便形成稳定的配合物，防止双氧水分解；(2)浸取釜中O2与碳酸铵和FeS反应生Fe(OH)CO3、S，反应的离子方程式为4FeS+3O2+4CO32-+6H

29、2O=4Fe(OH)CO3+4S+8OH-，故答案为：4FeS+3O2+4CO32-+6H2O=4Fe(OH)CO3+4S+8OH-；(3)Cu+在溶液中不存在，但可以与NH3形成稳定的Cu(NH3)2+，根据上述分析，(NH4)2SO3中SO32-具有还原性，在蒸发炉中加入(NH4)2SO3可将Cu(NH3)42+还原为Cu (NH3)2+，从而加入稀H2SO4调节pH使Cu(NH3)2+转化为Cu2O沉淀，故答案为：将Cu(NH3)42+还原为Cu (NH3)2+；调节溶液的pH，使Cu(NH3)2+转化为Cu2O沉淀；(4)在制取ZnSO4和CdSO4时使用硫酸过量会产生H2S气体污染大

30、气并降低锌钡白、CdS的产量，故答案为：产生H2S气体污染大气，降低锌钡白、CdS的产量；(5) “高氧酸浸法”需先高温焙烧，然后再用硫酸浸出，此法需要在高温条件，能耗高；对设备的耐酸性要求高；同时会产生大量有害气体(SO2)污染大气，故答案为：能耗高、设备耐酸性要求高、产生大量有害气体(SO2)污染大气。9三氯化铁在印刷、医药、颜料、污水处理以及有机合成催化剂方面有重要的应用。工业上常以废铁屑（含有SiO2、Al2O3、MgO、Fe2O3等杂质）为原料制备氯化铁。其生产流程如图：已知：氢氧化物的Ksp如下表：氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Mg(OH)2Ksp1.010-361.610-142.010-331.210-11请回答下列问题：（1）物质X可以选用下列物质中的_（选填序号）ANaCl BFeCl3 CH2O2 DH2SO4（2）滤液加入NaOH固体的目的是调节溶液的pH（忽略加入NaOH固体以后溶液体积的变化）。已知滤液中c(Fe3+)为1.0 molL-1，c(Al3+)为0.03 molL-1，c(Mg2+)为0.01 molL-1，当Fe3+恰好沉淀完全时c(Fe3+)=1