1、化学二模试题分类汇编铁及其化合物推断题综合附答案2020-2021化学二模试题分类汇编铁及其化合物推断题综合附答案一、铁及其化合物1X、Y、Z、W 为四种常见元素,其中 X、Y、Z 为短周期元素。ZX4分子是由粗Z提纯Z的中间产物,X的最高价氧化物对应的水化物为无机酸中的最强酸,Y的离子在同周期中离子半径最小,其氧化物有两性且可用于制造一种极有前途的高温材料,Z是无机非金属材料的主角,其单质是制取大规模集成电路的主要原料,W原子的最外层电子数小于4且W的常见化合价有+3、+2,WX3 的稀溶液呈黄色,回答下列问题: (1)X在元素周期表的位置_,其简单阴离子的结构示意图为_,用电子式表示X的氢
2、化物的形成过程_。(2)Z的氧化物在通讯领域用来作_。锗与Z是同一主族元素,它可用来制造半导体晶体管。研究表明:有机锗具有明显的抗肿瘤活性,锗不与 NaOH溶液反应但在有 H2O2 存在时可与NaOH溶液反应生成锗酸盐,反应的化学方程式为:_(3)W(OH)2 在空气中不稳定,极易被氧化,由白色迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,反应的化学方程式为:_,若灼烧W(OH)2 固体得到_。【答案】第三周期A族 光导纤维 Ge + 2H2O2 + 2NaOH = Na2GeO3 + 3H2O 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Fe2O3 【解析】【分析】根据元素的性质及用途
3、等信息分析元素的种类;根据核外电子排布情况确定在元素周期表中的位置;根据物质的性质及反应的现象书写反应方程式,及用相关化学用语表示物质的组成和结构。【详解】Z是无机非金属材料的主角,其单质是制取大规模集成电路的主要原料,则Z为硅;ZX4分子是由粗Z提纯Z的中间产物,X的最高价氧化物对应的水化物为无机酸中的最强酸,则X为氯;Y的离子在同周期中离子半径最小,其氧化物有两性且可用于制造一种极有前途的高温材料,则Y为铝;W原子的最外层电子数小于4且W的常见化合价有+3、+2,WX3 的稀溶液呈黄色,则W为铁; (1)X为氯元素,在元素周期表的位置为:第三周期A族;氯离子的结构示意图为:;用电子式表示H
4、Cl的形成过程:;(2)Z为硅,二氧化硅在通讯领域用作光导纤维;根据题干信息知锗NaOH溶液在有H2O2 存在时反应生成锗酸盐,反应的化学方程式为:Ge + 2H2O2 + 2NaOH = Na2GeO3 + 3H2O;(3)反应现象知该反应为氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁,反应的化学方程式为:4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 ,Fe(OH)3不稳定,灼烧分解得到固体Fe2O3。2已知A、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
5、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
6、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现有金属单质A、B和气体甲、乙、丙及物质C、D、E、F、G,它们之间能发生如图反
7、应(图中某些反应的产物及条件没有全部标出)根据以上信息填空:(1)写出下列物质的化学式:A_ G_ ;(2)纯净的气体甲在气体乙中燃烧的现象:_;(3)写出下列反应的离子方程式:反应_;反应_;【答案】 Na Fe(OH)3 产生苍白色火焰,放出大量的热,出现白雾 2Na+2H2O=2Na+2OH-+H2 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-【解析】金属A焰色反应为黄色,故A为金属Na;由反应Na+H2O气体甲+C,则甲为H2,C为NaOH;乙是黄绿色气体,则乙为Cl2;反应:气体甲+气体乙气体丙,即H2+Cl2HCl,则丙为HCl;红褐色沉淀G为Fe(OH)3;反应:物质C+物质F沉淀G,即
8、NaOH+FFe(OH)3,可推断F中含有Fe3+;反应:物质E+Cl2物质F,则E中含有Fe2+;反应:丙的水溶液D+金属B物质E,可推断金属B为Fe,则E为FeCl2,F为FeCl3。(1)根据上述分析可知A为Na;G为Fe(OH)3 ;(2)气体甲为H2,气体乙为Cl2,氢气在氯气中燃烧的现象为:产生苍白色火焰,放出大量的热,出现白雾; (3)反应为钠和水的反应,离子方程式为:2Na+2H2O=2Na+2OH-+H2 ;反应为FeCl2与的反应,离子方程式为:2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-。4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
9、下实验:已知:上述流程中所涉及的反应都充分进行。B、C、D均为常见气体。相同情况下气体B的密度大气体C。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】 FeC2O4 3FeO + 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 + 2Na2
10、O2 = 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) = 28.8g0.2mol28 gmol1 0.2mol44 gmol1 = 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+0.2mol2) =1:2:4,则化学式为FeC2O4。【详解】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:;
11、FeC2O4。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。5A、B、C、D、E、F六种物质的相互转化关系如 下图所示(反应条件未标出),其中反应是置换反应。(1)若A是常见的金属单质,D、F是气态单质,反应 在水溶液中进行,则反应(在水溶液中进行)的离子方程式是_。(2)若B、C、F都是气态单质,且B有毒,的反应中还有水生成,反应需要放电才能发生,A、D相遇有白烟生成,则A、D反应产物的电子式是_,反
12、应的化学方程式是_。(3)若A、D、F都是短周期元素组成的非金属单质,且A、D所含元素同主族,A、F所含元素同周期,则反应的化学方程式是_。【答案】2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl- 4NH3+5O24NO+6H2O 2C+SiO22CO+Si 【解析】(1). A是常见的金属单质,D、F是气态单质,反应为置换反应且在水溶液中进行,由转化关系可知,A为变价金属,F具有强氧化性,则A为Fe,F为Cl2、B为HCl、C为氯化亚铁、D为氢气、E为氯化铁,反应(在水溶液中进行)的离子方程式是:2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl,故答案为:2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl;(2). B、C、F都是气
13、态单质,B有毒,则B为氯气,反应需要放电条件才能发生,为氮气与氧气反应,反应中有水生成,可以推知C为N2,F为O2,E为NO,A为NH3,反应为置换反应,A、D相遇有白烟生成,可推知D为HCl,A与D反应产物为氯化铵,电子式为,反应的化学方程式是:4NH3+5O24NO+6H2O,故答案为:;4NH3+5O24NO+6H2O;(3). A、D、F都是短周期元素组成的非金属单质,且A、D所含元素同主族,A、F所含元素同周期,反应为置换反应,考虑是碳与二氧化硅反应生成硅与CO,碳与F反应生成E,CO与F生成E,则F为氧气,通过验证符合图示转化关系,则反应的化学方程式是2C+SiO22CO+Si,故
14、答案为:2C+SiO22CO+Si。6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NOH2O(方程式未配平)。若产物中戊和己的物质的量之比为31,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 b
15、 13 4Fe(OH)2 O22H2O=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
16、应生成Fe(NO3)3的物质的量为1 mol,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3mol3mol2n(NO)3,n(NO)3mol;根据N原子守恒可知参加反应的n(HNO3)n(NO)nFe(NO3)22nFe(NO3)3312mol,则铁与HNO3的物质的量之比为41213。(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)。7以下是与氧气性质有关的实验,回答相关问题。 (1)写出铜和氧气反应的化学方程式_。(2)写出铁丝在氧气中
17、燃烧的化学方程式_,该反应的实验现象为_。(3)硫燃烧时瓶底盛少量水的作用是_,硫在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈的原因是因为_不同。【答案】2Cu+O22CuO 3Fe+2O2Fe3O4 剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成黑色固体 吸收生成的二氧化硫气体,防止污染空气 氧气浓度 【解析】【详解】(1)该实验的原理是:铜粉与氧气反应生成氧化铜;发生反应的化学方程式为 2Cu+O22CuO;(2)该铁丝在氧气中燃烧生成了四氧化三铁,该反应的化学方程式是:3Fe+2O2Fe3O4 ;反应的实验现象是:剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体;(3)由于二氧化硫是对大气有污染的气体,做硫在氧气燃烧的实验时瓶
18、底盛放少量水的作用是:吸收二氧化硫防止污染空气;硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰、在氧气中燃烧蓝紫色火焰,氧气中氧气的浓度比空气中氧气的浓度要大。8黄血盐亚铁氰化钾K4Fe(CN)6目前广泛用作食品添加剂(抗结剂),我国卫生部规定实验中黄血盐的最大使用量为10 mg/kg,一种制备黄血盐的工艺如下:请回答下列问题:(1)过滤需要用到的玻璃仪器有_;写出中间产物CaSO4的一种用途_。(2)步骤I反应的化学方程式是_。(3)步骤V所用的试剂X是_(填化学式),在得到产品前还需经过的步骤包括_。(4)工艺中用到剧毒的HCN溶液,含CN-等的废水必须处理后才能排放。CN-的电子式是_。处理含CN-废水的
19、方法:第一步NaClO溶液先将CN-不完全氧化为OCN-;第二步NaClO溶液完全氧化OCN-生成N2和两种盐。第二步反应的离子方程式是_。(5)已知反应:3Fe2+2Fe(CN)63- =Fe3Fe(CN)62(蓝色沉淀)4Fe3+3Fe(CN)64-=Fe4Fe(CN)63(蓝色沉淀)现有Fe2+被氧化后的溶液,仅供选择的试剂:铁粉、铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、KSCN溶液,请设计检验Fe2+是否氧化完全的实验方案_。【答案】漏斗(普通漏斗)、玻璃棒、烧杯 制作石膏或用于制作水泥的原料等(填一种即可) 3Ca(OH)2+ FeSO4+6HCN= Ca2Fe(CN)6+ CaSO4+ 6H
20、2O K2CO3 蒸发浓缩、冷却结晶 3ClO+ 2OCN+2OH= 3Cl+ 2CO32-+ N2+ H2O或3ClO+ 2OCN+ H2O = 3Cl+ 2HCO3-+ N2 取氧化后的溶液少许于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,证明Fe2+完全被氧化,否则未完全氧化 【解析】【分析】制备黄血盐的流程分析:步骤一加石灰水、硫酸亚铁、HCN溶液制备Ca2Fe(CN)6,没有化合价变化不属于氧化还原反应,根据步骤二过滤的滤渣CaSO4,确定步骤一的产物中含有CaSO4,故步骤一反应原理为:3Ca(OH)2+ FeSO4+6HCN= Ca2Fe(CN)6+ CaSO4+ 6H2O,
21、该过程中CaSO4沉淀生成,步骤二过滤,步骤三加入KCl制备K2CaFe(CN)6:Ca2Fe(CN)6+2KCl= K2CaFe(CN)6+ CaCl2,步骤四过滤,滤液进行废水处理,滤渣为K2CaFe(CN)6进行步骤五脱钙处理,在不引入新杂质的原则下,选用K2CO3进行脱钙,过滤得到滤液K4Fe(CN)6,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得产品K4Fe(CN)63H2O。【详解】(1)过滤需要用到的玻璃仪器有普通漏斗、玻璃棒、烧杯;中间产物CaSO4制作石膏或用于制作水泥的原料等;(2)根据分析,步骤I反应的化学方程式是3Ca(OH)2+ FeSO4+6HCN= Ca2Fe(CN)6+ Ca
22、SO4+ 6H2O;(3)步骤V脱钙过程,一般用碳酸盐脱去钙离子,且不引入新杂质的原则,应该使用碳酸钾,故试剂X为K2CO3;根据分析,步骤五脱钙处理后,对滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得产品K4Fe(CN)63H2O;(4) CN-的电子式是;处理含CN-废水的方法:第一步NaClO溶液先将CN-不完全氧化为OCN-;第二步NaClO溶液完全氧化OCN-生成N2和两种盐,NaClO作氧化剂被还原为NaCl,,每个NaClO化合价降低2。每个OCN中碳元素化合价为+4为最高价不能被氧化,产物以Na2CO3或NaHCO3形式存在,氮的化合价为-3,被氧化为N2,每个氮气分子化合价上升6,故n(
23、ClO):n(N2)=3:1,由于次氯酸钠水解显碱性,则污水处理的第二步对应的离子反应式为:3ClO+ 2OCN+2OH= 3Cl+ 2CO32-+ N2+ H2O或3ClO+ 2OCN+ H2O = 3Cl+ 2HCO3-+ N2。(5) 设计检验Fe2+是否氧化完全的在于检测此时溶液中是否有Fe2+,Fe3+无需检验,则根据已知信息3Fe2+2Fe(CN)63- =Fe3Fe(CN)62(蓝色沉淀),实验方案是:取少量氧化后的溶液放于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,证明Fe2+完全被氧化,若出现蓝色沉淀,证明还有Fe2+未完全被氧化。【点睛】在书写氧化还原反应式过程中,判断
24、物质中元素的化合价OCN,可以结合氢离子写成酸的结构HOCN,结构式,按照非金属性ONCH,三对共用电子偏向N,N的化合价为-3,碳与氧的公用电子偏向氧,故C的化合价为+4。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)操作是_,在实验室进行该操作需要的玻璃仪器有_。(2)白色固体是_,样品和试剂反应的化学方程式是_。(3)固体加入适量稀盐酸,可能发生的反应有:_(用化学方程式表达)。(4)溶液中铁元素的存在形式是_,如何用实验证明:_。(5)溶液中通入某气体,该气体可以是_(任写一种的化学式),红褐色固体
25、制得铁红的化学方程式是_。【答案】过滤 烧杯、漏斗、玻璃棒 Al(OH)3 Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O Fe2O3+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Cl2 2Fe(OH)3Fe2O3+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,样品与试剂反应得溶液再通入CO2得白色沉淀,该白色固体加热分解产生Al2O3,可推知试剂为NaOH,得到的固体为Cu、Fe、Fe2O3,溶液为
26、NaAlO2、NaOH混合溶液,通入过量CO2后得溶液为NaHCO3溶液,白色固体为Al(OH)3,Al(OH)3受热分解得Al2O3,固体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+,则溶液中主要含有Fe2+,经过操作得红褐色固体应为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)白色固体受热分解产生Al2O3,则是Al(OH)3,样品中含有Al2O3和试剂NaOH溶液反应产生NaA
27、lO2和H2O,反应的化学方程式是Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;(3)固体中含有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)溶液中含有Fe2+,向
28、溶液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)3Fe2O3+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。10七水硫酸锌别名皓矾,常用作媒染剂、收敛剂、木材防腐剂。工业上由氧化锌矿(主要成分为ZnO,另含ZnSiO3、FeCO
29、3、CuO等)生产ZnSO47H2O的流程如下:在该流程中,相关离子生成氢氧化物的pH如表:开始沉淀时pH完全沉淀时pHZn2+5.46.4Fe3+1.13.2Fe2+5.88.8Cu2+5.66.4请回答下列问题:(1)粉碎氧化锌矿石的目的是_;滤渣X的成分是_。(2)步骤中加入H2O2目的是:_,发生反应的离子方程式为:_。(3)“除铁”步骤中加入试剂M调节溶液的pH,试剂M可以是_(填化学式,一种即可),控制溶液的pH范围为:_。同时还需要将溶液加热,其目的是:_。(4)滤渣Z的成分是_。(5)取28.70 g ZnSO47H2O(相对分子质量:287)加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示:步骤中的烘干操作需在减压条件下进行,其原因是_。680 时所得固体的化学式为_。 a.ZnO b.Zn3O(SO4)2 c.ZnSO4 d.ZnSO4H2O【答案】增大比表面积,加快反应速率、提高浸取率 H2SiO3 将
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