1、2020-2021 【化学】培优易错 难题铁及其化合物推断题辅导专题训练附答案解析一、铁及其化合物1 现有金属单质A、 B、 C 和气体甲、乙、丙以及物质D、 E、F、G、 H,它们之间的相互转化关系如图所示 ( 图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出)。请根据以上信息完成下列各题:(1)写出下列物质的化学式:B_、丙 _ 。(2)写出黄绿色气体乙的一种用途_,反应过程可能观察到的实验现象是_。对应的化学方程式是_。(3)反应中的离子方程式是_。【答案】AlHCl杀菌消毒、强氧化剂、漂白白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色 4Fe(OH)2 +O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Al+2O
2、H- +2H2O=2AlO2-+3H2【解析】【分析】金属 A 颜色反应为黄色证明A 为金属 Na, Na 与水反应生成气体甲为H2, D 为 NaOH;金属 B 和氢氧化钠溶液反应产生H2,说明 B 为金属 Al,黄绿色气体乙为Cl2,气体甲是 H2,H2 和 Cl2 反应生成丙为 HCl, HCl 溶于水得到的物质E 为盐酸溶液,盐酸与金属C 反应产生F 溶液是金属氯化物,该氯化物与Cl2 还可以反应产生 G,G 与 NaOH 溶液反应生成红褐色沉淀 H 为 Fe(OH)3,则 G 为 FeCl3,推断物质 F 为 FeCl2;判断 C 为 Fe,以此解答该题。【详解】根据上述分析可知 A
3、 是 Na, B 是 Al, C 为 Fe,气体甲是 H2,气体乙是2Cl ,气体丙是 HCl;D 是 NaOH, E 是盐酸, F 是 FeCl2, G 是 FeCl3, H 是 Fe(OH)3。(1)根据上述分析可知,物质B 是 Al,丙是 HCl;(2)黄绿色气体乙是 Cl ,该物质可以与水反应产生HCl 和 HClO,HClO 具有强氧化性,可作2氧化剂,氧化一些具有还原性的物质,也用于杀菌消毒或用于物质的漂白;(3)FeCl2 与 NaOH 溶液发生反应:FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2 +2NaCl, Fe(OH)2 具有还原性,容易被溶解在溶液中的氧气氧化,发生反应: 4F
4、e(OH)2+O2 +2H2O=4Fe(OH)3,固体由白色迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,因此可观察到的实验现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色;(4)反应是 Al 与 NaOH 溶液发生反应产生NaAlO2 和 H2,反应的离子方程式为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2。【点睛】本题是无机物推断,物质的颜色及转化关系中特殊反应是物质推断的突破口,再结合转化关系推断,需要学生熟练掌握元素化合物知识,试题培养了学生的分析能力及逻辑推理能力。2A-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
5、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(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Al O ,与 NaOH 反应生成NaAlO,而 I也能与 NaOH 反应生成 NaAlO ,则 I 为 Al, H 为232
6、2O , 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2Fe(OH) Fe(OH)的转化,所以 E 为 Fe( OH),F 为 Fe(OH) ,则 C 为 FeCl , D 为FeCl ,K232323为 NH3,B34A,即 Fe,结合对应单质、化合为 Fe O ,与 Al 在高温条件下发生铝热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,滴加溶液,溶液变红色,证明D 溶液中含
7、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KSCNH2,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+ +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(
8、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
9、,如稀的 CH3COONa溶液中: CH3 COONa=CH3COO-Na+, CH3COO- H2O ? CH3COOH OH-, + - + - - +3A、 B、 C 均为中学化学常见的纯净物,它们之间存在如下转化关系:其中均为有单质参与的反应。(1)若A 是常见的金属,中均有同一种黄绿色气体参与反应,B 溶液遇KSCN显血红色,且为化合反应,写出反应的离子方程式_ 。( 2)如何检验上述 C 溶液中的阳离子? _ 。(3)若 B 是太阳能电池用的光伏材料,为工业制备B 的反应。 C 的化学式是_,属于置换反应 _,(填序号)写出反应的化学方程式_ 。3+2+取少量溶液于试管,加KSCN
10、溶液,无明显现象,再加氯水,溶【答案】 Fe+2Fe3Fe液变成血红色,则证明含Fe2+SiCl4 2C+SiOSi+2CO【解析】【分析】(1)由转化关系可知A 为变价金属,则A 应为 Fe, B 为氯化铁, C 为氯化亚铁,为Fe 与氯化铁的反应;(3)B 是太阳能电池用的光伏材料,可知B 为 Si,为 C 与二氧化硅的反应,为工业制备 B 的反应,则 C 为 SiCl4,中 SiCl4 与氢气反应,提纯Si,以此解答该题。【详解】(1)A 是常见的金属,中均有同一种气态非金属单质参与反应,且为化合反应,则该非金属气体为 Cl2, B 为氯化铁,则反应的离子方程式为2Fe3+Fe=3Fe2
11、+;(2)由分析知 C 为氯化亚铁,检验Fe2+的操作方法是取少量溶液于试管,加KSCN溶液,无明显现象,再加氯水,溶液变成血红色,则证明含Fe2+;(3)B 是太阳能电池用的光伏材料,可知B 为 Si,为 C 与二氧化硅的反应,为工业制备 B 的反应,则 C 为 SiCl4,其中为244与氢气反应,提Si 和 Cl 化合生成SiCl ,中 SiCl纯 Si,则反应的化学方程式为SiO2 +2CSi+2CO,其中属于置换反应的有。4 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
12、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+H 2O气体甲 +C,则甲为H , C 为 NaOH ;乙是黄绿色气体,则乙为Cl;反应:气体甲+气体乙气体丙,即22H2+Cl 2 HCl ,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 NaOH+
13、F Fe(OH) 3,可推断 F 中含有 Fe3+;反应:物质E+Cl 2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 Cl 2,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-。5 常见含硫物质AD,在生活、生产中有着广泛应
14、用,它们之间的转化关系如下图所示。其中反应、中所需物质B 溶液的浓度不同。请按要求回答下列问题:( 1) A 的化学式为 _。(2)反应、中Cu、 Fe 所起的作用相同,即都作_(填 “氧化剂 ”或 “还原剂 ”),你判断的依据是它们都是金属,在反应中都_。( 3)反应的离子方程式为 _。( 4)大气中因废气 A 引起酸雨的反应流程之一可用下图示意:上图中由 DB的转化所需氧化剂为_。当将含 D 的雨水敞口放置一段时间后(忽略溶液体积、温度的变化),其c( H+)将_。(填 “增大 ”“减小 ”或 “不变 ”)。废气 A 是一种重要的化工原料,常采用氨吸收法进行循环利用、变废为宝。某工厂若将6
15、A 进行环保处理,4. 4810L(标准状况下)废气完全转化为 NH43时,需消耗 10mol/L氨水溶液(溶质全部以32计)的体积为HSONH ?H O_L。【答案】 SO2还原剂失去电子,化合价升高+2+22增大 20000Fe+2H =Fe +H O【解析】【分析】由 B(含氧酸 )在常温下与足量的铁反应生成C(硫酸盐 ),故 B 是 H2 SO4,反应方程式为Fe+2H SO =FeSO +H , C 是FeSO;Cu+2H SO (浓)CuSO+SO +2H OSO,24424244222SO2+H2OH2 SO3, D 是 H2SO3。【详解】(1)由解析可知, A 的化学式为 S
16、O2;(2)反应、中,反应前后Cu、 Fe 元素的化合价都升高,故反应、中Cu、 Fe 所起的作用相同,即都作还原剂;(3)铁与稀硫酸常温下反应,离子方程式为Fe+2H+=Fe2+H2;(4SO H SO过程中, S 元素化合价升高,即H SO被空气中的O氧化为 H SO;) H2 324232242H2SO3+ O2 = H2SO4, H2SO3 是弱酸, H2SO4 是强酸,故当将含H2SO3 的雨水敞口放置一段时间后(忽略溶液体积、温度的变化),其cH+SONH3?H2O NH4HSO3n(SO2)() 将增大;2,=+=4.48 106L5510mol/L 氨水溶液(溶质全=2.0 1
17、0mol ,故 n(NH3?H2O)= 2.0 10mol ,需消耗22.4L/mol5部以 NH3?H2O 计)的体积为2.010 mol =20000L。10mol/L【点睛】本题是结合图考查S 元素的化合物知识,有关化学方程式书写等,难度不大。6 A、 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
18、生成,则 A、 D反应产物的电子式是 _,反应的化学方程式是 _。(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+Cl 2=2Fe3+2Cl -4NH 3+5O24NO+6H 2O2C+SiO 22CO +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
19、:2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl ,故答案为: 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl ;(2). B 、 C、 F 都是气态单质, 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 N 2, 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:4NH 3+5O24NO+6H 2O,故答案为:;4NH 3+5O24NO+6H 2O;(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
20、、 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+SiO 22CO +Si,故答案为:2C+SiO 22CO +Si。7 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
21、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_。-2-【答案】 FeCl3 Al( OH) 3+OH =AlO2 +2H2O2H2S+SO2 3S+2H2O CO3+CO2+H2O 2HCO3【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 Cl 2;(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
22、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,则由转化关系可知,A 为 Cl2、 B 为 FeCl3、 C 为 FeCl2;D 是铁,A 可用于自来水消毒,(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)
23、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+SO2 3S+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生成碳酸氢钠,反应的的离子方程式是:2-+CO2+H2O 2HCO3-。CO38 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)写出铁丝在氧气中燃烧的化学方程式_,该反应的实验现象为 _。(
24、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+2O3 4剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成黑色Fe O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:点燃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底盛放少量水的作用是:吸收二氧化硫防止污染
25、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。92019 年 10 月 9 日,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将2019 年诺贝尔化学奖颁发给来自美国、英国、日本的三位科学家,表彰他们在锂离子电池方面的研究贡献。高度评价他们 “创造了一个可充电的世界”。锂离子电池与传统电池相比,充电更快,功率密度更高,使用时间更长,在手机和笔记本电脑等便携式电子产品上广泛应用。工业上常以锂辉矿 (主要成分为 LiAlSi2 O6,还含有 FeO、MgO、CaO 等杂质 )为原料来制取金属锂,其中一种工艺流程如下:已知: 部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀
26、时的pH: Li 2CO3 的溶解度随温度变化如图所示:试回答下列问题:(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取升高温度、粉碎矿石、搅拌、过滤后再次浸取等措施还可通过 _来提高浸取率。( 2)反应 I 中应调节 pH 范围为 _,沉淀 A 的成分除 H2SiO3、 CaCO3、 Al(OH)3 外,还有_ 。( 3)反应 的离子方程式为 _。( 4) “操作 I的名称为 _;洗涤 Li2CO3 沉淀要使用 _ (选填 “热水 ”或 “冷水 ”),理由是 _ 。【答案】延长浸取时间(或:增大酸的浓度)4.79.6(或 4.7 pH 9.6) Fe(OH)3、CaSO422+2 Mg(OH)22- Ca
27、(OH)2MgCa(OH)2 Ca Mg(OH)2(或: Mg 2OH3) COCaCO2+2-= CaCO( 或: CaCO过滤热水 碳酸锂的溶解度随温度升高而降3 2OH33)低,热水洗涤可以减少碳酸锂的溶解损失【解析】【分析】锂辉矿 (主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、 MgO、 CaO 等杂质 )为原料来制取金属锂,加入过量硫酸溶解锂辉矿,再加入碳酸钙调节溶液的pH,加入双氧水将溶液里的亚铁离子氧化为铁离子,使铁离子和铝离子沉淀完全,过滤除去沉淀,然后加入氢氧化钙和碳酸钠除去溶液中的钙离子和镁离子,过滤得到的溶液中主要是锂离子的水溶液,蒸发浓缩,加入饱和的碳酸钠溶液沉淀锂离子
28、生成碳酸锂,洗涤后加入盐酸溶解得到氯化锂溶液,加热蒸干得到氯化锂,电解氯化锂得到金属锂。根据以上分析解答此题。【详解】(1)增大酸的浓度、升高温度、增大固体表面积、搅拌或延长浸取时间可以提高浸取率,所以为了提高浸取率可采取升高温度、粉碎矿石、搅拌、过滤后再次浸取等措施还可通过延长浸取时间或增大酸的浓度来提高浸取率;答案为:延长浸取时间(或:增大酸的浓度)。(2)反应中调节pH 的目的是除去Fe3+、Al3+,由表中数据可知调节pH 范围为 4.79.6(或4.7pH9.6),硫酸钙微溶于水,所以沉淀A 的成分除H2SiO3、 CaCO3、 Al(OH)3 外,还有Fe(OH)3、CaSO4 ;
29、答案为: 4.79.6(或 4.7 pH9.6); Fe(OH)3、 CaSO4。(3)反应调节pH=11,目的是除去Mg2+和 Ca2+,根据加入的试剂,主要离子方程式为:Mg2+2+2+-2-+Ca(OH)2= Ca + Mg(OH)2(或: Mg +2OH =Mg(OH)2)、 CO3+ Ca(OH)2=CaCO3 +2OH(或: CO32-+ Ca2+=CaCO3);答案为: Mg2+Ca(OH)2= Ca2+ Mg(OH)2(或: Mg2+2OH-=Mg(OH)2)、 CO32- +Ca(OH)2=CaCO3 +2OH-(或: CO32-+ Ca2+=CaCO3 )。(4)“操作”目
30、的是分离出固体碳酸锂,所以“操作”是过滤;由图可知碳酸锂的溶解度随温度升高而降低,热水洗涤可以减少碳酸锂的溶解损失,所以洗涤碳酸锂沉淀要用热水;答案为:过滤;热水 ;碳酸锂的溶解度随温度升高而降低,热水洗涤可以减少碳酸锂的溶解损失。10 闪锌精矿 (含有 ZnS、 SiO2 和少量 FeS杂质 ),钛白废液 (含 H2SO4 约 20%,还有少量Fe2+、 TiO2+)。利用钛白废液及闪锌精矿联合生产七水合硫酸锌流程简化如下:回答下列问题:(1)在焙烧过程中,产生了具有漂白性的气体和金属氧化物,其中气体是_,滤渣 X的主要成分是 _。(2)氧化时,如果鼓入空气不足,其弊端是_,生成 H2TiO
31、3 的相关离子反应方程式为_ ,从生产实际考虑,调pH 时,选择加入石灰乳而不是烧碱的原因是_。(3)常温下,滤液Y 中锌离子浓度约为6mol/L ,若 KspFe(OH)3=4.0-38, 10KspZn(OH)2=6.0-18。据此分析,加入石灰乳调节的pH 应不超过 _,此时溶液中 10还有的杂质阳离子为H+和 _ 。(4)工业上,常用电解硫酸四氨合锌3 42+)制备单质锌,其阴极的电极反(II)溶液(含 Zn(NH ) 应式为 _。【答案】SO2(或二氧化硫)22 氧化不完全,在调节pH 时不能除SiO (或二氧化硅)Fe尽 Fe22223或 TiO2 Ca(OH)223222H O TiO=H TiO 2H=H TiO CaCa(OH) 来源广,价格便宜23 42 2e35 Ca=Zn4NHZn(NH )【解析】【分析】闪锌精矿焙烧过程中ZnS和 FeS会与 O2反应,生成金属氧化物和2SO ,加入钛白废液,金属氧化物会与钛白废液中的H242SO 反应,生成溶于水的硫酸盐。过滤,不溶于酸的SiO 被除去。通过空气氧化2成3+,加入石灰乳调节pH,以便转化为Fe(OH)3 沉淀除去,