备战高考化学——铁及其化合物的综合压轴题专题复习含答案解析
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备战高考化学——铁及其化合物的综合压轴题专题复习含答案解析
一、高中化学铁及其化合物
1．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①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④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+Fe2O3高温2Fe+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，据此分析解答。
【详解】
(1)反应①称为铝热反应(属于置换反应)，该反应的化学方程式：2Al+Fe2O3高温2Fe+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④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。
2．甲、乙、丙三种物质之间有如下转化关系：3224NHHOHSOΔ甲乙丙甲
（1）若甲和丙都是不溶于水的白色固体物质，既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液。则甲是________（填化学式）。写出“32NHHO乙丙”转化的离子方程式______________________。
（2）若乙溶液中加入KSCN溶液，有血红色出现，则乙溶液中含有的离子是___________，甲的化学式为_____________。 【答案】23AlO 33234Al3NHHO=Al(OH)3NH 3Fe 23FeO
【解析】
【详解】
（1）甲和丙都是不溶于水的白色固体物质，按信息知甲为23AlO、乙是硫酸铝，丙为3Al(OH)，则乙与氨水反应的离子方程式为：33234Al3NHHOAl(OH)3NH；
（2）若乙溶液中加入KSCN溶液，有血红色出现，则乙为硫酸铁，其溶液中含有铁离子，氧化物甲与硫酸反应得到硫酸铁溶液，因此甲为氧化铁。
【点睛】
铝离子与氨水反应的离子方程式容易出错，同学往往错误地把离子方程式写错成3-3Al3OHAl(OH)。
3．已知A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀。根据图中转化关系，回答下列问题。
(1)写出F、G的化学式：F.________；G._______。
(2)检验D中阳离子的方法为_____________________________________________________
(3)保存C溶液时要加固体A的原因是_____________________________________________
(4)写出下列转化的离子方程式：
①B→C：______________________________________________________________________
②C→D：______________________________________________________________________
【答案】Fe(OH)3 Fe2O3 取D溶液少许于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含Fe3+ 防止Fe2+被O2氧化 Fe3O4+8H+═Fe2++2Fe3++4H2O 2Fe2++Cl2═2Fe2++2Cl−
【解析】
【分析】
A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀，由转化关系可知F为Fe(OH)3，A为Fe，Fe与氧气反应生成B为Fe3O4，四氧化三铁与盐酸反应得到氯化亚铁与氯化铁，故Fe与盐酸反应得到X为氢气、C为FeCl2，可推知E为Fe(OH)2、D为FeCl3，G为Fe2O3。
【详解】
(1)由上述分析可知，F为Fe(OH)3，G为Fe2O3；
(2)检验FeCl3中阳离子的方法为：取D溶液少许于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含Fe3+；
(3)保存FeCl2溶液时要加固体Fe的原因是：防止Fe2+被O2氧化；
(4)①B→C的离子方程式：Fe3O4+8H+═Fe2++2Fe3++4H2O；
②C→D的离子方程式：2Fe2++Cl2═2Fe2++2Cl−； 【点睛】
物质的颜色是推断突破口，再结合转化关系推断各物质，需要学生熟练掌握元素化合物的性质
4．A、B、C为中学常见单质，其中一种为金属；通常情况下，A为固体，B、C均为气体。D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X是一种无氧强酸、E为黑色固体，H在常温下为液体。它们之间的转化关系如图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。
（1）在反应①～⑦中，不属于氧化还原反应的是________(填编号)。
（2）写出③的离子方程式：________________
（3）反应⑦的化学方程式为____；该反应中每消耗0.3 mol的A，可转移电子_________mol。在解决此题时的关键一步是____________。
【答案】①②④⑤⑦ Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 0.8mol
⑥
【解析】
【分析】
A、B、C为中学常见单质，其中一种为金属，结合后面的红色溶液，中学化学里的红色溶液除了指示剂外，常见的是铁离子遇到SCN-生成的Fe(SCN)3，所以可以确定金属为铁。通常情况下，A为固体，B、C均为气体，所以A为铁，能和铁反应的常见的气体有氧气和氯气，故B和C分别为氧气和氯气中的一种。铁和B生成的D加KSCN显红色，所以B为氯气，D为FeCl3；则C为氧气，E为Fe3O4。X是一种无氧强酸，即为盐酸，Fe3O4和盐酸反应生成FeCl2、FeCl3和水，H在常温下为液体，所以H为水， G为FeCl2。Fe可以和水蒸气在高温下生成Fe3O4和氢气。综上所述，A为Fe，B为Cl2，C为O2，D为FeCl3，E为Fe3O4，F为含SCN-的溶液，G为FeCl2，H为H2O。
【详解】
（1）反应①是2Fe+3Cl22FeCl3；②是3Fe+2O2Fe3O4；③是Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O；④是2FeCl3+Fe=3FeCl2； ⑤是2FeCl2+Cl2=2FeCl3；⑥是Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3；⑦是3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。有化合价变化的反应是氧化还原反应，所以其中①②④⑤⑦氧化还原反应；
（2）③的化学方程式为Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O，故离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O；
（3）反应⑦的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。该反应中每消耗3mol铁，转移电子8mol，所以每消耗0.3 mol的铁，可转移电子0.8mol。在解决此题时的关键一步是第⑥步，从红色溶液推断。
【点睛】
无机推断题关键是找题眼，主要从一些特殊反应或物理性质入手，如本题的红色溶液，还有X是一种无氧强酸、H在常温下为液体都可以做出直接的判断。
5．为探究某固体化合物X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验。请回答：
(1)蓝色溶液中的金属阳离子是________。
(2)黑色化合物→砖红色化合物的化学方程式是________________________。
(3)X的化学式是________。
【答案】Cu2＋ 4CuO高温2Cu2O＋O2↑ Cu3(OH)2(CO3)2或Cu(OH)2·2CuCO3
【解析】
【分析】
根据流程中信息可知黑色化合物为CuO，砖红色化合物为Cu2O，红色金属单质为Cu，蓝色溶液为CuSO4溶液；n(H2O)=18g0.18g/mol=0.01 mol，黑色化合物n(CuO)=2.40g80g/mol=0.03
mol，无色无味气体n(CO2)= n(CaCO3)=2.00g100g/mol=0.02 mol，故可根据各元素推知分子式Cu3C2H2O8，则推断出X为Cu3(OH)2(CO3)2或Cu(OH)2·2CuCO3，据此分析。
【详解】
根据流程中信息可知黑色化合物为CuO，砖红色化合物为Cu2O，红色金属单质为Cu，蓝色溶液为CuSO4溶液；n(H2O)=18g0.18g/mol=0.01 mol，n(H)=0.02mol，黑色化合物n(CuO)=2.40g80g/mol=0.03 mol，无色无味气体n(CO2)= n(CaCO3)=2.00g100g/mol=0.02 mol，故n(O)=0.04+0.03+0.01=0.08mol，可根据各元素推知分子式Cu3C2H2O8，则推断出X为Cu3(OH)2(CO3)2或Cu(OH)2·2CuCO3。
(1)蓝色溶液为CuSO4溶液，含有的金属阳离子是Cu2＋；
(2)黑色化合物→砖红色化合物，只能是CuO→Cu2O，反应的化学方程式是4CuO高温2Cu2O＋O2↑； (3)X的化学式是Cu(OH)2·2CuCO3或Cu3(OH)2(CO3)2。
6．已知： M是人们日常生活中一种重要调料，也是一种重要的化工原料，在灼烧时，焰色反应呈黄色。A、B、D均为单质，在F的溶液中加入硫氰化钾溶液，溶液变成血红色，各物质的转化关系如下图所示：
根据以上信息回答下列问题：
（1）M和水发生电解的化学方程式____________。
（2）写出E溶于水的电离方程式__________。
（3）F和D反应生成G的离子方程式为____________。
（4）向G的溶液中滴加C的溶液，观察到的现象为________。
【答案】2NaCl + 2H2O2NaOH + Cl2↑+ H2↑ HCl=H++Cl- 2Fe3+ + Fe=3Fe2+ 先有白色沉淀生成，后变为灰绿色，最终变为红褐色
【解析】
【分析】
M是人们日常生活中一种重要调料，也是一种重要的化工原料，在灼烧时，焰色反应呈黄色，则M是NaCl，电解NaCl的水溶液产物为H2、Cl2和NaOH，结合A、B、D均为单质，可知C为NaOH，E为HCl；在F的溶液中加入硫氰化钾溶液，溶液变成血红色，可知F为FeCl3，则A为Cl2、B为H2，D为Fe，G为FeCl2，据此分析解题。
