1、2020-2021 高考化学铁及其化合物推断题综合题附答案解析一、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 的氢化物的形成过
2、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H O 存在时可与 NaOH 溶液反应生成锗酸盐，反应的化学方程式为：22_(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 = Na GeO + 3H O4Fe(OH) + O + 2H O = 4Fe(OH)Fe O323222232【解析】【分析】根据元素的性质及
3、用途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； ZX 分4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
4、三周期 A 族；氯离子的结构示意图为：；用电子式表示 HCl 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)+2O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 ， Fe(OH)3 不稳定，灼烧分解得到固体Fe2O3。2 纳米 Fe3O4 在生物医学和催化剂载体等领域应用前景光明。其制备流程如下：已知：锌单质溶于强碱生成ZnO 2-；Zn（OH
5、 2既能溶于强酸又能溶于强碱。2）请回答下列问题：(l) 用NaOH溶液处理废旧锌铁皮的作用有_。A. 去除油污B溶解镀锌层C去除铁锈D钝化(2) 步骤生成Zn OH2沉淀的离子方程式为_pH()，用离子方程式结合文字说明该步骤不能过小的原因 _。调节 pH 的最佳方法是向溶液中通入_（填化学式）。( 3) 步骤反应的离子方程式为_；为确保纳米Fe3O4 粒子的纯度，应调整原溶液中Fe2+与所加 H2O2 的物质的量之比为 _。( 4) 步骤制得 Fe3O4 纳米粒子的过程，需要在无氧环境下进行，说明理由_ ；T业生产中可采取 _措施提供无氧环境。( 5) 步骤_（填“能”或“不能”）用减压过
6、滤（抽滤）得到纳米Fe3O4 粒子？理由是 _。【答案】 ABZnO22- +2H+=Zn( OH) 2加入酸是为了使 ZnO2 2- 转化为 Zn（ OH） 2 沉淀，但加入酸不能过多，要防止发生Zn（ OH）+2H+2+2H22 Zn2O，降低 ZnO 产量CO+2H2 O3: 1+ 或 Fe（OH） 2 被氧化 持续通入 N? 不能纳2Fe2 +H2O2+2H =2Fe3防止 Fe2米粒子太小，抽滤时容易透过滤纸【解析】【分析】根据流程图及已知信息分析得：废旧镀锌铁皮加入氢氧化钠溶液中反应，锌溶解生成偏锌酸钠和氢气，铁不溶解，过滤得到滤液A 为 Na2ZnO2，不溶物为Fe，溶液 A 加
7、稀硫酸使溶液中 ZnO22 - 转化为 Zn（ OH） 2 沉淀，再经过过滤、洗涤、干燥，灼烧得到ZnO，不溶物Fe中加入稀盐酸，反应生成氯化亚铁，加入适量 H2O2 ，氧化部分亚铁离子为铁离子，得到含 Fe2 +、 Fe3+的 B 溶液，再加入 NaOH，并通入氮气排除氧气，加热分解，生成四氧化三铁胶体粒子，据此分析解答。【详解】（ 1）氢氧化钠溶液有助于铁皮表面的油污水解除去，同时由题干信息知锌易溶于氢氧化钠溶液，故答案为： AB；（2）根据题给信息知，步骤为2-与酸反应生成 Zn（ OH） 2 的反应，离子方程式为：ZnO222- +2H+=Zn( OH) 2；加入酸是为了使ZnO22-
8、 转化为 Zn（OH）2 沉淀，但加入酸不能过ZnO多，要防止发生+Zn（ OH） 2+2H Zn2 +2H2O，降低 ZnO 产量；所得溶液呈碱性，为了不引入新的杂质，调节pH 的最佳方法是向溶液中通入CO2；故答案为： ZnO22-+2H+=Zn( OH) 2；加入酸是为了使ZnO22- 转化为 Zn（OH）2 沉淀，但加入酸不能过多，要+2+2H22防止发生 Zn（ OH） 2+2H ZnO，降低 ZnO 产量； CO ；（3）根据上述分析步骤目的是用双氧水氧化亚铁离子，反应的离子方程式为2+H+2Fe3+2H231 22+2Fe+ 2O2+2H=+2 O Fe3O4粒子中 +价铁物质的
9、量之比为，设Fe物质；铁与 +:的量为 x，则根据离子方程式分析所加H2O2 的物质的量为：21x，则应调整原溶x2=33液中Fe2+与所加H22x31，故答案为：O 的物质的量之比为x:= :3+=2Fe3+2H2 O； 3: 1；2Fe2+H2O2+2H4）防止Fe2+ 或Fe OH 2 被氧化，所以步骤制得Fe34（）O 纳米粒子的过程，需要在无氧环境下进行；工业上通常通过持续通入N2提供无氧环境，故答案为：防止Fe2+ 或 Fe（OH）2 被氧化；持续通入N2；（5）根据加压抽滤的原理及纳米粒子半径大小分析，不能用抽滤的方法得到纳米Fe3O4 粒子，原因是纳米粒子太小，抽滤时容易透过滤
10、纸，故答案为：不能；纳米粒子太小，抽滤时容易透过滤纸。3 某学生探究小组将一批废弃的电子线路板简单处理后，得到含71%Cu、20%Al、 5%Fe及少量 Au、 Pt 等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜晶体的路线：已知： Cu+4HNO33 222(浓 )=Cu(NO ) +2H O+2NO 回答下列问题：（1）滤渣 1 的主要成分为 _。（2）第步加入H2O2 目的是将 Fe2+氧化成 Fe3+，其离子方程式为_；使用 H2O2 作为氧化剂的优点是 _。（3）用第步所得CuSO晶体加热制备无水CuSO4 的瓷质主要仪器 _。45H2O（4）由滤渣2 制取 Al2(SO4 )318H2O，
11、探究小组设计了三种方案：上述三种方案中，可行方案是_，其中不可行方案的原因是_。【答案】 Pt、 AuH2O2 +2Fe2+ +2H+ =2Fe3+ +2H2O不引入新杂质且产物无污染蒸发皿乙甲【解析】【分析】（ 1） .滤渣 1 成分应为 Pt， Au，性质稳定不与浓硝酸和稀硫酸反应。（ 2） . H2O2 将 Fe2+氧化成 Fe3+，同时其被还原为 H2O。产物无污染无需后续处理。（ 3） . 蒸发结晶过程会用到主要仪器蒸发皿属于瓷质。（4） . 滤液 1 加 H2O2 是为了将溶液中 Fe2+ Fe3+，然后通过加NaOH 调 PH 值使 Al3+和 Fe3+沉淀，这样才能使滤液2 只
12、含 Cu2+。而滤渣 2成分为 Fe(OH)3和 Al(OH)3, 所以在制取Al2 (SO4)318H2O 时要考虑除去 Fe3+影响。【详解】（1） .Pt， Au 都属于化学性质稳定的金属，所以滤渣1 含 Pt 和 Au，答案为 Pt、 Au 。（2） .根据分析， H2O2氧化 Fe2+的离子方程式为H2 O2 +2Fe2+2H+=2Fe3+ +2H2O，反应产物只有 H2O 和 Fe3+，没有引入新杂质且无污染。答案为H2O2 +2Fe2+ +2H+ =2Fe3+ +2H2O，不引入新杂质且产物无污染。（3） .由分析可知为蒸发皿，答案为蒸发皿。（4） .根据分析，滤渣 2 如果采用
13、甲方案处理无法除去Fe3+，最终获得产物会含有杂质24 3成分。如果采用乙方案，加适量3+。丙方案加入Fe (SO )Al 粉可以置换出 Fe 同时生 AlNaOH 溶解 Al(OH)3 然后过滤，可排除Fe3+影响，但对比方案乙其原子利用率不高。故答案为乙，甲。4A、 B、 C、 D 均为中学化学中常见的物质，它们之间转化关系如图（部分产物和条件已略去） ,请回答下列问题：（ 1）若 A 为 CO2 气体， D 为 NaOH 溶液，则 B 的化学式为 _。（ 2）若 A 为 AlCl3 溶液， D 为 NaOH 溶液，则 C 的名称为 _。（3）若 A 和 D 均为非金属单质，D 为双原子分
14、子，则由 C 直接生成 A 的基本反应类型为_。（4）若常温时 A 为气态氢化物， B 为淡黄色固体单质，则A 与 C 反应生成 B 的化学方程式为 _。（5）若 A 为黄绿色气体， D 为常见金属，则 A 与 C 溶液反应的离子方程式为_。下列试剂不能鉴别B 溶液与 C 溶液的是 _(填字母编号 )。a NaOH 溶液 b盐酸 c KSCN溶液 d酸性 KMnO4 溶液【答案】 NaHCO3偏铝酸钠分解反应 2H 2S SO2 =3S2H 2 O2Fe2Cl 2 =2Fe32Clb【解析】【分析】【详解】(1)若 A 为 CO 与过量的 D 即 NaOH 反应，生成碳酸氢钠；碳酸氢钠溶液与N
15、aOH 反应可得2到碳酸钠溶液；碳酸钠溶液又可以与CO2反应生成碳酸氢钠；所以3；B 的化学式为 NaHCO(2)若 A 为 AlCl3，其与少量的NaOH 反应生成Al(OH)3 沉淀， Al(OH)3 继续与 NaOH 反应生成偏铝酸钠；偏铝酸钠溶液和氯化铝溶液又可以反应生成Al(OH)3 ；所以 C 的名称为偏铝酸钠；(3)若 A， D 均为非金属单质，且 D 为双原子分子，那么推测可能为性质较为活泼的O2 或Cl2， A 则可能为 P， S 或 N2 等；进而， B， C 为氧化物或氯化物，C 生成单质 A 的反应则一定为分解反应；(4)淡黄色的固体有过氧化钠，硫单质和溴化银；根据转化
16、关系，推测B 为 S 单质；那么 A为 H2S，C 为 SO2 ，B 为氧气；所以相关的方程式为：2H 2S SO2 =3S 2H 2O ；(5)A 为黄绿色气体则为 Cl2，根据转化关系可知，该金属元素一定是变价元素，即Fe；那么B 为 FeCl3， C 为 FeCl2；所以 A 与 C 反应的离子方程式为： 2Fe2Cl 2 =2Fe32Cl ；a NaOH 与 Fe2+生成白色沉淀后，沉淀表面迅速变暗变绿最终变成红褐色，而与Fe3+直接生成红褐色沉淀， a 项可以；b盐酸与 Fe2+， Fe3+均无现象， b 项不可以；c KSCN溶液遇到 Fe3+会生成血红色物质，而与Fe2+无现象，
17、 c 项可以；d Fe2+具有还原性会使高锰酸钾溶液褪色，Fe3+不会使高锰酸钾溶液褪色，d 项可以；答案选 b。5A-J 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图所示(部分反应物、生成物没有列出 )，且已知 G 为主族元素的固态氧化物，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)A、 B、C、 D、 E、F 六种物质中所含同一种元素在周期表中位置_(2)写出检验 D 溶液中阳离子的方法_。(3)写出反应的离子方程式_。(4)若向气体 K 的水溶液中加入盐酸，使其恰好完全反应，所得溶液的pH_7(填“ 、”“ c(SO42-) c(H+)c(
18、OH-)【解析】【分析】G 为主族元素的固态氧化物，在电解条件下生成I 和 H，能与 NaOH 溶液反应，说明G 为Al2 O3，与 NaOH 反应生成 NaAlO2，而 I 也能与 NaOH 反应生成 NaAlO2，则 I 为 Al， H 为O2， C 和碱、 D 和气体 K 反应生成 E、 F，则说明 E、 F 都为氢氧化物， E 能转化为 F，应为Fe(OH)2 Fe(OH)3的转化，所以 E 为 Fe（ OH） 2，F 为 Fe(OH)3，则 C 为 FeCl2， D 为 FeCl3 ，K为 NH334A，即 Fe，结合对应单质、化合，B 为 Fe O ，与 Al 在高温条件下发生铝热
19、反应生成物的性质解答该题。【详解】（1） A、 B、C、 D、 E、F 六种物质中都含有铁元素，在周期表中位于周期表第四周期族，（2）溶液 D 为氯化铁溶液，检验三价铁离子的存在，取少许D 溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液变红色，证明D 溶液中含有 Fe3+；（3）反应是金属铝和氢氧化钠溶液的反应，Al 与 NaOH 溶液反应生成 NaAlO2 和 H2，反应的离子方程式为： 2Al+2OH - +2H 2O=2AlO 2- +3H 2；（4）气体 K 的水溶液为一水合氨溶液，加入盐酸，使其恰好完全反应生成氯化铵和水，氯化铵在水溶液中水解显酸性，所以pH 7；反应的离子方程式为：NH 4+
20、 +H 2 O ?NH 3 gH 2O+H + ；（5）若向气体NH3 的 0.1mol/L 水溶液中加入 pH=1 的硫酸，且氨水与硫酸的体积比为1：1，假设条件均为1L，发生反应： NH 3 gH 2 O+H + =NH 4+ +H 2O ， n(NH3?H2O)=0.1mol，n(H+)=0.1mol ，所以一水合氨和硫酸反应生成硫酸铵溶液，铵根离子水解显酸性，溶液中离子浓度大小顺序为： c( NH +4 )c( SO24- )c(H+ )c(OH-)。【点睛】比较时溶液中粒子浓度紧扣两个微弱：（ 1）弱电解质 (弱酸、弱碱、水 )的电离是微弱的，且水的电离能力远远小于弱酸和弱碱的电离能
21、力，如在稀醋酸溶液中： CH3COOH? CH3 COO-H+，H2O? OH- H+，在溶液中微粒浓度由大到小的顺序： c(CH3COOH)c(H+)c(CH3COO-)c(OH-)；（ 2）弱酸根离子或弱碱阳离子的水解是微弱的，但水的电离程度远远小于盐的水解程度，如稀的 CH3COONa溶液中： CH3 COONa=CH3COO-Na+， CH3COO- H2O ? CH3COOH OH-， + - + - - +6 工业上用某矿渣 (含有 Cu22 32 32(金属单质 E 可O、 Al O、Fe O、 SiO )提取铜的操作流程如图由滤液 C 制取 )：已知： Cu2+2+2O+2H
22、=Cu+Cu +H O(1)固体混合物 B 的成分是 _。它与 NaOH 溶液反应的离子方程式为_。(2)滤液 A 中铁元素的存在形式为_(填离子符号 )，生成该离子与Fe 元素有关的离子反应方程式为 _。要检验该铁元素的离子的实验_(3)在滤液 C 中通入足量 CO 的离子方程式为 _2(4)金属单质 E 从固体混合物F 中置换出 Cu 的化学方程式为 _【答案】 SiO2和 Cu2-2-22+3+232 3SiO+2OH =SiO+H O FeFe O +6H =2Fe +3H O、2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+取少量溶液于试管中，滴加KSCN，溶液不变红，再加入氯水，溶液2+-高温变
23、为血红色，则有 FeOH+CO2 =HCO3 ； AlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO32Al+3CuOAl2 O3+3Cu【解析】【分析】氧化亚铜与盐酸反应生成铜和铜离子，二氧化硅与盐酸不反应，氧化铁与盐酸反应生成Fe3+，铁离子与铜反应生成亚铁离子，固体为二氧化硅和铜，滤液中含有铜离子、亚铁离子、铝离子，加入足量的氢氧化钠溶液，滤液C中含有偏铝酸根离子，金属E 为铝，固体D 为氢氧化铜和氢氧化铁的混合物，在空气中灼烧， F 为氧化铜和氧化铁的混合物，粗铜为铜、铝、铁的混合物，经过电解可得到纯铜。【详解】(1)固体混合物B 的成分是 SiO2 和 Cu。它与 NaOH 溶液即二
24、氧化硅与氢氧化钠反应，反应的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。(2)氧化亚铜与盐酸反应生成铜单质和铜离子，氧化铁与盐酸反应生成铁离子，与铜反应生成亚铁离子，有铜剩余，故铁离子完全转化为亚铁离子，滤液A 中铁元素的存在形式为2+，生成该离子与Fe 元素有关的离子反应方程式为Fe+3+Fe2O3+6H =2Fe +3H2O、2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+。要检验该铁元素的离子的实验为取少量溶液于试管中，滴加KSCN，溶液不变红，再加入氯水，溶液变为血红色，则有Fe2+。(3)在滤液 C 中含有偏铝酸钠和氢氧化钠，通入足量CO2 的离子方程式为OH-+CO2=HCO3- ；2
25、-2233-。AlO +CO +2H O=Al(OH) +HCO(4)金属单质 E 为铝，从固体混合物 F 为氧化铜和氧化铁的混合物，置换出Cu 的化学方程式为铝热反应， 2Al+3CuO 高温 Al2O3+3Cu。7 粉煤灰是燃煤产生的工业固体废料，主要成分有Al2O3、 SiO2 ，还含有少量Fe2O3、 CaO等。采用酸碱联合的方法从粉煤灰中综合回收氧化铝及二氧化硅的工艺流程如下：硫酸熟化过程中发生的反应有：Al2 O3?2SiO +3H2SO4=Al(SO4)3 +2SiO2 +3H2O3Al2O3?2SiO +9H2 SO4=3Al2( SO4)3 + 2SiO2 +9H2 O(1)
26、 结“晶 ”操作：缓缓加热，浓缩至_ ，放置冷却，得到Al2(SO4)3 ?18H2O。(2)Al2(SO4)3?18H2O 在 250 300下失重 40.5%得 Al2 (SO4)?xH2O， x=_。(3) 还“原焙烧 ”过程中发生反应的化学方程式为_。(4)设计实验检验粗氧化铝中是否含有Fe2O3： _。(5)向硅酸钠溶液中通入过量CO 制备白炭黑的化学方程式为_。2(6)粗氧化铝制备冶金级氧化铝过程中发生反应4-233-，该反应的 Al(OH)+CO =Al(OH) + HCO平衡常数为_已知Al(OH)32 Al(OH)4-+1-1323?22+H O ?+HK =410； H C
27、OH O +CO2al 23-7、 Ka2 23-11K =600； K (H CO ) =4.2 10(HCO ) =5.6 10。【答案】表面出现结晶薄膜32Al2焙烧4 32322取粗氧化铝少(SO ) +3C2Al O +3CO +6SO许于试管中加稀硫酸溶解，静置，滴加KSCN溶液，若溶液变红，则粗氧化铝中含有Fe2O3杂质 Na2SiO3+2CO2+(n+1)H2O=2NaHCO3+SiO2?nH2O 1.75 103【解析】【分析】粉煤灰主要成分有Al2322 3等，加入浓硫酸反应生成硫酸O 、 SiO ，还含有少量 Fe O 、CaO铝，水浸主要得到SiO2高硅渣，滤液经过结晶
28、脱水得到硫酸铝，硫酸铝与焦炭反应生成粗氧化铝，验证粗氧化铝是否含有氧化铁，先将物质溶于稀硫酸后加KSCN溶液，观察现象；向硅酸钠溶液中通入足量二氧化碳反应生成碳酸氢钠和白炭黑SiO22?nHO。【详解】(1) 结“晶 ”操作：缓缓加热，浓缩至表面出现结晶薄膜，放置冷却，得到Al2(SO4)3?18H2O；故答案为：表面出现结晶薄膜。(2)假设 100gAl2(SO4 )3?18H2O 在 250 300 下失重 40.5%，剩余 100g (1-40.5%)=59.5g666=342+18x，解得x=33。Al2 (SO4)?xH2O，59.5g；故答案为：100g(3)根据 “还原焙烧 ”产
29、物之一经过烟气制酸，硫酸铝和碳“还原焙烧 ”生成氧化铝、二氧化碳焙烧和二氧化硫，发生反应的化学方程式为2Al2(SO4)3+3C2Al2O3 +3CO2 +6SO2；故答案焙烧为： 2Al2(SO4)3+3C2Al2O3+ 3CO2 + 6SO2。(4)实验检验粗氧化铝中是否含有Fe2O3，将粗品溶于稀硫酸中，利用生成的铁离子与KSCN溶液反应是否有红色物质生成；故答案为：取粗氧化铝少许于试管中加稀硫酸溶解，静置，滴加 KSCN溶液，若溶液变红，则粗氧化铝中含有Fe2O3 杂质。(5)向硅酸钠溶液中通入过量CO 生成碳酸氢钠和白炭黑SiO ?nHO，其化学方程式为222Na SiO +2CO
30、+(n+1)H O=2NaHCO +SiO ?nHO ；故答案为： Na SiO +2CO +(n+1)H O =232232223222NaHCO +SiO ?nH O 。322324+H2 32223+3(6) Al(OH) +H O ? Al(OH) +H ，CO ?H O +CO ， H CO ?HCO+H ，根据盖斯定律 - - 得到 Al(OH)4233，方程式相减，平衡常数相除，因+CO =Al(OH) + HCO此Al(OH) 4233平衡常数为4.2 10 73 ；故答案+CO =Al(OH) + HCOK410 13600=1.75103为： 1.75 10。8 三氯化铁在
31、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、Al2O3MgO、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)323Mg(OH)2Fe(OH)Al(OH)Ksp-36-14-33-111.0 101.6 102.0 101.2 10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）A NaCl BFeClC H OD H SO32224（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+-1， c(Al3+-1， c(Mg2+-)为 1.0 mol L)为 0.03 mol L)为 0.01 mol L13+3+-5-1， Al3+是否已经开始沉淀 _（填 “是 ”或，当 Fe 恰好沉淀完
