2020-2021高考化学铁及其化合物推断题综合经典题含答案

1、2020-2021 高考化学铁及其化合物推断题综合经典题含答案一、铁及其化合物1 钛（ ti ）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（tio 2 ）是目前使用最广泛的白色颜料。制备 tio 2 和 ti 的原料是钛铁矿，用含fe2 o3 的钛铁矿（主要成分为fetio 3 ）制备tio 2 的流程如下：（ 1）步骤加 fe的目的是 _ ；步骤冷却的目的是_ 。（2）考虑成本和废物的综合利用等因素，水浸后的废液中应加入_处理。（3）由金红石（ tio 2 ）制取单质钛（ ti ）的过程为，其中反应 ticl 4 2mg800 c2mgcl 2 ti 在氩气气氛中进行的理由是 _ 。【答案】将 fe

2、3+ 还原为 fe2+析出绿矾（ feso4 7h 2o ）生石灰（或碳酸钙、碱）高温下镁或钛与o 2 、 n 2 等反应【解析】【分析】根据钛铁矿中fe2 o3 、 fetio 3 与浓硫酸反应的溶液中加入铁粉、过滤后，滤液冷却得到硫酸亚铁晶体推知，铁粉与铁离子发生反应得到亚铁离子。水浸后的溶液成酸性。【详解】( 1）分析题图可知，钛铁矿中的铁最终转化成副产品绿矾，所以要将+3 价 fe转化为 +2 价fe ；降低温度，减小了feso4 7h 2 o 的溶解度，有利于绿矶结晶析出。（2）水浸过程发生的离子反应为tio 22h 2 oh 2tio 32h ，废液呈酸性，所以处理水浸后的废液应加

3、入cao 、 caco3 或碱。（3）由于 ti 和 mg 易与空气中的o 2 、 n 2 等反应，故该反应应在氩气气氛中进行。2a、 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溶液，无明显现象，再加氯

4、水，溶【答案】 fe+2fe3fe液变成血红色，则证明含fe2+4 2c+siosi+2cosicl【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 sicl44si，以此解答该题。，中 sicl 与氢气反应，提纯【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+；(2)由分析知 c

5、 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si 和 cl2 化合生成sicl4，中 sicl4 与氢气反应，提纯 si，则反应的化学方程式为sio2 +2csi+2co，其中属于置换反应的有。3 己知 a 为淡黄色固体，r 是地壳中含量最多的金属元素的单质，t 为生活中使用最广泛的金属单质， f 是无色无味的气体，h 是白色沉淀，w 溶液中滴加kscn溶液出现血红色。（1）物质

6、a 的化学式为 _。（2） b 和 r 在溶液中反应生成f 的离子方程式为_。（3） h 在潮湿空气中变成m 的实验现象是_，化学方程式为_。（ 4） a 和水反应生成 b 和 c 的离子方程式为 _， a 可以作为呼吸面具的 _。（ 5） w 和 t 反应的离子方程式 _。【答案】 na2 o2 2al +2h2o + 2oh- =2alo2- +3h2白色沉淀逐渐变为红褐色沉淀4fe(oh)2+-3+2+ o2 + 2h2o =4fe(oh)3 2na2o2 +2 h2o=4 na + 4oh + o2 供氧剂2fe + fe =3fe【解析】【分析】题干已经对部分物质的特征进行了描述，可

7、先根据某些物质的特定表征直接得出该物质，地壳含量最多金属为al， t 为最广泛使用的金属单质，则为fe， w 溶液中滴加kscn溶液出现血红色，则w 含有 fe3+。根据上述能直接确定的物质，结合各物质间转换图解答此题。【详解】（1） .a 为淡黄色固体，常见物质可能为na2o2 或 s， a 与水的产物 b 可与 al 反应，同时 c又与 fe 反应。综上可推知a 应为 na2o2，答案为 na2o2。（ 2） .根据分析 b 为 naoh， r 为 al，答案为 2al +2h2o + 2oh- =2alo2- +3h2。（ 3） .根据分析， a 与水反应产物 c 为氧气， b 为 na

8、oh。 d 为 fe 在氧气中燃烧产物fe3 o4， h 为白色沉淀 ,则 h 应为 fe(oh)2。 w 含有 fe3+，说明 fe(oh)2 发生氧化生成fe(oh) 。答案为白色沉淀逐渐变为红褐色沉淀，4fe(oh) + o + 2h o =4fe(oh) 。32223（4） .a 为 na2o2与水反应生成 naoh 和 o2 ，同时 na2o2 与水和 co2反应生成的氧气供人呼吸。故答案为 2na2o2 +2 h2o =4 na+ + 4oh- + o2，供氧剂。（5） .由分析可知3+2+w 为 fecl3 ，t 为金属 fe。答案为 2fe+ fe =3fe。【点睛】解答本题需

9、要对某些物质的特定表征非常熟悉，首先应该根据这些表征即得出对应物质，然后再结合各种物质之间的转换关系和相关描述合理推导出其他对应的物质。4a、 b、 c、 x 均为中学化学常见物质，一定条件下它们有如图所示转化关系略去 )。下列说法正确的是（ ）(部分产物已a若b若c若x 为 koh溶液，则a 可能为 alx 为 fe，则 c可能为 fe(no3)2 溶液a、b、 c 均为焰色反应呈黄色的化合物，则x 一定为co2d若 x 为 o2，则 a 可为有机物乙醇，也可为非金属单质硫【答案】 b【解析】【详解】a. 若 x 为 koh 溶液、 a 为 a1 时， al 和碱反应只能生成偏铝酸钾，不符合

10、转化关系，a 可以为 al3+，故 a 错误；b. 若 x 为 fe，则 a 和铁反应的量不同，产物不同，且产物可以和铁反应，证明a 为氧化性酸，判断 a 可以为 hno3， b 为 fe(no3)3 溶液，则c 可能为 fe(no3)2 溶液，故b 正确；c. 若 a. b. c均为焰反应呈黄色的化合物，说明含钠元素，转化关系中a 可以是 naoh， x可以是二氧化碳或二氧化硫， b 为碳酸钠或亚硫酸钠， c 为碳酸氢钠或亚硫酸氢钠，故 c 错误；d. 若 x 为 o2， a 为有机物乙醇，可以实现 a bc的转化，但不能一步实现 ac；为非金属单质硫时，可以实现 abc的转化，但不能实现

11、ac的转化，故 d 错误；答案选 b。5 某化学兴趣小组探究氯化铁溶液的某些性质，将一定量氯化铁固体先加入含1molhcl 的浓盐酸中，再加水配制成1l溶液 a。（1）若在 a 溶液中加入一块铜片，一段时间后得溶液b。写出铜片在 fecl3 溶液中反应的离子方程式： _；（2）若在 b 中加铁粉 mg，充分反应后剩余固体ng；过滤，从1l 滤液中取出 20ml，向其中滴入 40ml2mol/lagno 3 溶液时， cl-恰好完全沉淀。则溶液a 中 fecl3的物质的量浓度是_；（3）若在 a 溶液中加铁粉至不再溶解，则需铁粉_克。【答案】 2fe3+cu= cu2+2fe1mol/l56g【

12、解析】【分析】【详解】(1)fe3+有较强氧化性，可将cu 氧化成 cu2+，离子方程式为2fe3+cu= cu2+2fe；(2)若在 b 中加铁粉 mg，充分反应后剩余固体ng，则此时滤液中溶质只有fecl ，滴入240ml2mol/lagno 3 溶液时， cl-恰好完全沉淀，则20ml 滤液中 n(cl-)=0.04l 2mol/l=0.08mol，则1l 滤液中 n(cl- )=0.08mol1000ml=4mol ，加入了 1molhcl，则20ml溶液中 n(cl-)=4mol-1mol=3mol ，则 n(fecl3)=1mol ，溶液体积为1l，所以溶液 a 中 fecl3 的

13、物质的量浓度是 1mol/l ；3+2+2+(3)a 中加铁粉发生反应 2fe +fe=3fe 、 2h+fe=fe +h2，溶液中 n(fecl3 )=1mol ，n(hcl)=1mol，所以消耗的铁粉物质的量为0.5mol+0.5mol=1mol ，质量为 56g。【点睛】解决此类题目要注意寻找守恒关系，不能盲目写反应方程式；第 3 题要注意 hcl 也可以与铁粉反应。6 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 _。（ 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

14、更剧烈的原因是因为 _不同。【答案】 2cu+o2 2cuo 3fe+2ofe3o4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：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

15、氧气的浓度比空气中氧气的浓度要大。7 钠、铝、铁是三种重要的金属。请回答：（ 1）钠元素的金属性比铝 _(填 “强”或 “弱 ”)。三种金属对应的氢氧化物中，具有两性的物质是 _（填化学式）。（ 2）将一小块金属钠投入水中，发生反应的离子方程式为_；可观察到的实验现象是_(填序号 )。a钠沉到水底b钠熔成小球c小球四处游动d钠无变化（3） fe 与 cl2 在一定条件下反应，所得产物的化学式是_。将该产物溶于水配成溶液，分装在两支试管中。请回答：若向其中一支试管中滴加kscn溶液，则溶液变成_色。向另一支试管中滴加naoh 溶液，反应的离子方程式是_。（4） na2o2 可作为呼吸面具中的供氧

16、剂，其供氧时主要反应的化学方程式为：_。（5）在 alcl3 溶液中逐滴加入naoh 溶液至过量，观察到的现象是_。【答案】强 al(oh)3 2na 2h2o=2na 2oh- h2 bc fecl3 红 fe3 3oh-=fe(oh)3 2na2o22co2=2na2co3 o2、 2na2o2 2h2o=4naoh o2 先生成白色沉淀，然后白色沉淀消失【解析】【分析】（ 1）金属钠与铝处于同周期，金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐减弱；（ 2）金属钠与水反应，生成氢氧化钠和氢气；由于钠的密度小于水的密度，因此钠浮在水面上；反应放热，因此钠熔化成光亮的小球；反应放出气体，因

17、此钠四处游动；最终金属钠完全溶解；（3） fe 在 cl2333+，滴加 kscn溶燃烧，生成 fecl，将 fecl 溶于水后，溶液中存在大量的fe液后，溶液变为血红色；滴加氢氧化钠溶液后生成红褐色沉淀；（4） na22可作为呼吸面具中的供氧剂，可与22oco 和 h o 反应；（5）在 alcl3 溶液中逐滴加入naoh 溶液，生成白色沉淀al(oh)3 ，当 naoh 溶液过量时，沉淀逐渐溶解，最终完全消失。【详解】（1）钠元素的金属性比铝强；钠、铝、铁三种金属对应的氢氧化物中具有两性的物质是al(oh)3；（2）钠和冷水反应，生成氢氧化钠和氢气，离子方程式为：2na 2h2o=2na+

18、 2oh-h2；由于钠的密度小于水的密度，因此钠浮在水面上；反应放热，因此钠熔化成光亮的小球；反应放出气体，因此钠四处游动；最终金属钠完全溶解，因此金属钠与水反应的实验中，可观察到的实验现象是钠熔成小球、小球四处游动，答案选bc；（3） fe 在 cl2燃烧，生成33溶于水后，溶液中存在大量的3+，滴加 kscn溶fecl，将 feclfe液后，溶液变为血红色；滴加氢氧化钠溶液后生成红褐色沉淀，离子方程式为：fe3 3oh-=fe(oh)3；（4） na22可作为呼吸面具中的供氧剂，可与222na2 2oco和 h o 反应，反应方程式为：o 2co =2na co o、 2na o 2h o

19、=4naoh o ；22322222（5）在 alcl3 溶液中逐滴加入naoh 溶液，生成白色沉淀al(oh)3 ，当 naoh 溶液过量时，沉淀逐渐溶解，最终完全消失。8 从某矿渣（成分为 nife2o4(铁酸镍 )、 nio、feo、 cao、 sio2 等）中回收 niso4 的工艺流程如图：已知： (nh4)2so4 在 350 分解生成nh3 和 h2so4； nife2o4 在焙烧过程中生成niso4、fe2 (so4)3。回答下列问题：（1） “研磨 ”的目的是 _。（2）矿渣中部分 feo 在空气焙烧时与h2 so4 反应生成 fe2(so4)3的化学方程式为 _。（3） “

20、浸泡 ”过程中 fe2(so4)3 生成 feo(oh)的离子方程式为_。 “浸渣 ”的成分除 fe2 o3、feo(oh)、caso4 外还含有 _（填化学式）。2+，溶液中-1时，可使钙（4）向 “浸取液 ”中加入 naf 以除去溶液中 cac(f)至少为 _mol l2+-5-1时沉淀完全； ksp(caf2)=4.0-11离子沉淀完全。 已知 ca 浓度小于 1.010moll 10（5）萃取可用于对溶液中的金属离子进行富集与分离：fe2+(水相 )+2rh(有机相)fer2(有机相 )+2h+(水相 )。萃取剂与溶液的体积比（v0）对溶液中 ni2+、 fe2+的萃va取率影响如图所

21、示，v0 的最佳值为 _。在 _（填“强碱性”“强酸性”或“中性”）va介质中 “反萃取 ”能使有机相再生而循环利用。（6）若将流程图中浸泡步骤改为如图步骤（前后步骤不变）。依据下表数据判断，调范围为 _。ph高温【答案】增大接触面积，加快反应速率4feo+6h2so4+o22fe2(so4)3+6h2o3+加热+sio2-33.7 ph7.1fe +2h2ofeo(oh)+3h2.0 10.25 强酸性【解析】【分析】某矿渣的主要成分是nife242o(铁酸镍 )、 nio、 feo、 cao、 sio 等，加入硫酸铵研磨后，600 c 焙烧，已知：4 2432424(nh ) so 在35

22、0以上会分解生成 nh和 h so ； nife o 在焙烧过程中生成 niso4 、fe2(so4)3，在 90c 的热水中浸泡过滤得到浸出液，加入naf 除去钙离子，过滤得到滤液加入萃取剂得到无机相和有机相，无机相通过一系列操作得到硫酸镍，有机相循环使用，据此分析解答。【详解】(1)焙烧前将矿渣与 (nh4 )2 so4 混合研磨，混合研磨的目的是增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分；(2)矿渣中部分feo 在空气焙烧时与h2so4 反应生成fe2(so4)3 的化学方程式为4feo+6h so +o高温2fe (so ) +6h o；24224 32(3) 浸“泡 ”过程中生成3+加

23、热+；根据24 32fe (so )feo(oh)的离子方程式为： fe +2h ofeo(oh)+3h分析，浸渣 ”的成分除 fe2o3、 feo(oh) 、 caso4 外还含有 sio2；(4)向 “浸取液 ”中加入 naf 以除去溶液中2+2+-5-1时沉淀完ca，已知ca 浓度小于 1.010mol l全，溶液中-k sp=4.0 10-11 210-3mol/l ，故溶液中-3c(f )=1.010-5c(f )至少为2 10c ca2mol/l ；(5)本工艺中，萃取剂与溶液的体积比( v0 )对溶液中ni2+、fe2+的萃取率影响如图所示，最va佳取值是亚铁离子不能被萃取，镍离

24、子被萃取，v0的最佳取值是 0.25；由 fe2+(水va相)+2rh(有机相 )? fer(有机相 )+2h+ (水相 )可知，加酸，增大氢离子的浓度，使平衡逆向移动，可生成有机相，则应在强酸性介质中“”反萃取 能使有机相再生而循环利用；(6)若将流程图中浸泡步骤改为如图步骤(前后步骤不变 )，亚铁离子被双氧水氧化为铁离子，除杂过程中要将铁离子除去但不能使镍离子沉淀，依据下表数据判断，ph=3.7 时铁离子完全沉淀， ph=7.1 时镍离子开始沉淀，则调节ph 范围为 3.7 ph7.。19 某工厂的废金属屑中主要成分为cu、 fe 和 al ，此外还含有少量al2o3 和 fe2o3，为探

25、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，用该工厂的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体（feso47h2o）和胆矾晶体（cuso45h2o）。请回答：（1）步骤中，发生的氧化还原反应的离子方程式为_，涉及到的分离操作是_。（2）试剂x 是 _；溶液d 是 _。（3）溶液e 在空气中易被氧化，请设计一个简单的实验方案检验溶液e 是否被氧化_。（4）在步骤时，若用大理石与浓盐酸制取co2 并直接通入溶液a 中，一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为避免固体c 减少，可采取的改进措施是_。（5）工业上常用溶液e 制取净水剂na2feo4，流程如图：写出由 fe(oh)3 制取 n

26、a2feo4 的离子方程式 _。（已知naclo 还原为 nacl）-+3h2过滤 稀硫酸（或稀h2so4；或硫酸）nahco3 溶【答案】 2al+2oh +2h2 o=2alo2液（或碳酸氢钠溶液）取少量 e溶液于试管中，滴入几滴硫氰化钾溶液，若溶液变为血红色，则说明 e 溶液已被氧化，反之，则未被氧化在通入 co2 之前增加一个盛有饱和3hcl 气体3-42-2onahco 溶液的洗气瓶，除去2fe(oh) +3clo +4oh =2feo+3cl +5h【解析】【分析】cu、 fe 和 al，少量 al o 和 fe o ，氢氧化钠与al、 al o 反应，而 cu、 fe 和 fe

27、o不反23232323应，过滤得到滤渣为cu、 fe 和 fe2 3o ，滤液为偏铝酸钠溶液和氢氧化钠溶液，向滤液中通入过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液，过滤，向沉淀中加入盐酸生成氯化铝溶液，最终得到氯化铝固体；向滤渣为cu、fe 和 fe2o3 中加入稀硫酸，生成硫酸亚铁，最终得到绿矾，过滤得到cu， cu 与氧气、硫酸反应得到硫酸铜。【详解】步骤 中，发生的氧化还原反应的是铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，其离子方222 3程式为 2al+2oh2不和氢氧化钠溶液反应，因此涉及+2h o=2alo+3h ， fe、cu、 fe o到的分离操作是过滤；故答案为：2al+2oh

28、+2h2o=2alo2+3h2；过滤。将 fe、 cu 中 fe 溶于溶液中生成硫酸亚铁，因此试剂x 是硫酸；溶液a 为偏铝酸钠溶液，向溶液中通入过量二氧化碳，反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液，因此d 是碳酸氢钠；故答案为：稀硫酸(或稀 h2so4；或硫酸 )； nahco3 溶液 (或碳酸氢钠溶液 )。溶液 e 在空气中易被氧化，亚铁离子被氧化生成铁离子，铁离子常用kscn溶液来检验，因此简单的实验方案检验溶液e 是否被氧化的实验为取少量e 溶液于试管中，滴入几滴硫氰化钾溶液，若溶液变为血红色，则说明e溶液已被氧化，反之，则未被氧化；故答案为：取少量 e 溶液于试管中，滴入几滴硫氰化钾溶液

29、，若溶液变为血红色，则说明e 溶液已被氧化，反之，则未被氧化。在步骤 时，若用大理石与浓盐酸制取co2 并直接通入溶液a 中，一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少，减少的主要原因是浓盐酸易挥发，挥发出的hcl 与沉淀反应，为避免固体c 减少，先用饱和碳酸氢钠溶液除掉挥发的hcl，再通入co2；故答案为：在通入co2 之前增加一个盛有饱和nahco3 溶液的洗气瓶，除去 hcl 气体；故答案为：在通入 co2之前增加一个盛有饱和nahco3 溶液的洗气瓶，除去 hcl 气体。 fe(oh)3 与 naclo 反应生成 nacl 和 na2feo4，其制取 na2feo4 的离子方程式2fe(oh)3+3clo +4oh= 2feo42- +3cl +5h2o；故答案为： 2fe(oh)3+3clo +4oh =2-2feo4+3cl +5h2o。10 我国某科研团队以软锰矿（主要成分是mno 2，含有 sio2、 fe2o3 等少量杂质）为主要原料，制取高纯碳酸锰，工艺流程如下图:（ 1）对矿石进行粉粹的目的是 _；（ 2）滤渣、分别为 _、 _；（3）采用1稀硫酸而不采用水混合矿粉制浆的原因是_；不采用较浓 h2so4 的原因是 _；不直接采用 h2so4 浸锰的原因是 _。（4）浸锰的离子方程式为