【化学】化学铁及其化合物的专项培优 易错 难题练习题(含答案)含答案
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【化学】化学铁及其化合物的专项培优 易错 难题练习题(含答案)含答案
一、高中化学铁及其化合物
1．有一种埋在地下的矿物X（仅含四种元素），挖出后在空气中容易发黄，现探究其组成和性质，设计完成如下实验：
请回答：
（1）X的化学式_________________，挖出后在空气中容易发黄的原因______________。
（2）写出溶液分二等份，加KSCN无明显现象后，滴加双氧水的两个离子方程式：___________________，_________________。
【答案】Fe2(OH)2CO3或Fe(OH)2·FeCO3 +2价铁元素被空气氧化为+3价铁元素
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Fe3++3SCN－ = Fe(SCN)3
【解析】
【分析】
⑴先计算分解生成的水的物质的量，再计算CO2的物质的量，根据现象得出含有亚铁离子并计算物质的量，根据比例关系得出化学式。
⑵滴加双氧水是Fe2+与H2O2反应生成Fe3+，Fe3+与3SCN－反应生成血红色。
【详解】
⑴分解生成的水是1.8g，物质的量是0.1mol；无色无味气体是CO2，物质的量是0.1mol；黑色固体用稀硫酸溶解后分为两等分，滴加KSCN溶液没有实验现象，然后滴加双氧水变为血红色，则含有亚铁离子；另一份加入足量的氢氧化钠溶液得到沉淀，过滤洗涤并充分灼烧后得到8g固体，该固体是氧化铁，物质的量是0.05mol，其中铁元素的物质的量是0.1mol，则黑色固体中亚铁离子的物质的量是0.2mol，所以氧化亚铁是0.2mol，X中相当于含有0.1氢氧化亚铁和0.1mol碳酸亚铁，所以化学式为Fe2(OH)2CO3或Fe(OH)2·FeCO3，挖出后在空气中容易发黄的原因是+2价铁元素被空气氧化为+3价铁元素；故答案为：Fe2(OH)2CO3或Fe(OH)2·FeCO3；挖出后在空气中容易发黄的原因是+2价铁元素被空气氧化为+3价铁元素。
⑵滴加双氧水是Fe2+与H2O2反应生成Fe3+，Fe3+与3SCN－反应生成血红色，因此两个离子方程式分别是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O、Fe3++3SCN－=Fe(SCN)3；故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O、Fe3++3SCN－= Fe(SCN)3。
2．已知有以下物质相互转化。
试回答：
(1)写出B的化学式__________，D的化学式__________。
(2)写出由E转变成F的化学方程式_______________________。
(3)写出用KSCN鉴别G现象___________；向G溶液加入A的有关离子反应方程式___________。
【答案】(1)FeCl2；KCl
(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)溶液变血红色；Fe+2Fe3+=3Fe2+。
【解析】
试题分析：白色沉淀E在空气中转化为红褐色沉淀F，可推知E为Fe(OH)2、F为Fe(OH)3，F与盐酸反应得到G溶液，则G为FeCl3，G与A反应得到B、B与C反应得到E与，可推知B为FeCl2，A为Fe，C为碱，反应得到D为氯化物，D溶液与硝酸银、硝酸混合得到白色沉淀H为AgCl，反应得到的溶液进行焰色反应呈紫色，可以K元素，故D为KCl、C为KOH。
(1)由上述分析可知，B为FeCl2，D为KCl，故答案为FeCl2；KCl；
(2)E转变成F的化学方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，故答案为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；
(3)用KSCN鉴别FeCl3溶液的现象为：溶液呈血红色，向FeCl3溶液加入Fe的离子方程式为：Fe+2Fe3+=3Fe2+故答案为血红色；Fe+2Fe3+=3Fe2+。
考点：考查了无机物推断、Fe、Cl、K元素化合物的性质的相关知识。
3．D、E为中学化学常见的单质，在一定条件下C、D间能发生反应。各物质转化关系如下图：
(1)B的同素异形体的名称为：_____________；H的化学式为：_____________。
(2)已知E的燃烧热为QkJ/mol，试写出表示E燃烧热的热化学方程式_____________。
(3)用惰性电极电解A 溶液的阳极反应式为：_____________。
(4)检验H和G的混合溶液中含有G的阳离子的试剂可以是：_____________。 a.氯水和KSCN溶液 b.氢氧化钠溶液 c.酸性KMnO4溶液
(5)用惰性电极电解一定浓度的A溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入9.8g含A中金属阳离子的弱碱固体后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则电解过程中转移电子的物质的量为_____________mol, 收集到标准状况下的气体体积为_____________。
【答案】臭氧 Fe2(SO4)3 Fe(s)+23O2(g)=1 3Fe3O4(s) △H=-QkJ/mol 4OH--4e-=2H2O+O2↑ c
0.4mol 4.48L
【解析】
【分析】
电解A溶液生成三种物质，且D为金属，A应为不活泼金属的含氧酸盐，电解时，在阴极生成金属，则阳极应生成O2，其中E可在B中燃烧说明B为O2，C应为含氧酸，而E在氧气中反应的氧化为与酸反应后生成两种盐，说明金属为变价金属，则E应为Fe，则C应为硫酸，不可能为硝酸，否则四氧化三铁与硝酸反应只生成一种物质，则G为FeSO4，H为Fe2(SO4)3，D应为Cu，则A应为CuSO4，结合相关物质的性质和题目要求可解答该题。
【详解】
根据上述分析可知：A为CuSO4，B为O2，C为H2SO4，D Cu，E为Fe，F为Fe3O4，G为FeSO4，H为Fe2(SO4)3。
(1)由以上分析可知，B为O2，对应的同素异形体为臭氧，H为Fe2(SO4)3。
(2)E为Fe，E的燃烧热为QkJ/mol，则表示E燃烧热的热化学方程式为Fe(s)+23O2(g)=1 3Fe3O4(s) △H=-QkJ/mol。
(3) A为CuSO4，电解时，在阴极生成金属Cu，在阳极OH-失去电子应生成O2，阳极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑。
(4)G为FeSO4，H为Fe2(SO4)3，二者溶液中含有的金属阳离子为Fe2+、Fe3+，检验Fe2+的方法是根据Fe2+具有还原性，可与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应而使溶液的紫色褪去，故合理选项是c；
(5)向所得溶液中加入9.8g含A中金属阳离子的弱碱固体，即即加入Cu(OH)2的物质的量是0.1mol，恰好恢复到电解前的浓度和pH，说明析出0.1molCu、0.1molH2和0.1molO2，应转移电子0.4mol，收集到标准状况下的气体体积为V(H2)+V(O2)=0.2mol×22.4L/mol=4.48L。
4．下图为一些常见物质的转化关系图(部分反应物与生成物未标出)。A、C、E、G为单质，其中A、C、G为金属，E为气体。B为常见无色液体，L为红褐色固体，I的焰色反应呈紫色。常温下A、G投入J的浓溶液无明显现象，K是反应①所得溶液中的唯一溶质。
⑴A在元素周期表中的位置为_______，H的电子式为________。
⑵写出有关反应的离子方程式：
反应①的离子方程式为__________。
反应②的离子方程式为__________。
⑶反应③中每生成1 mol E，转移电子的物质的量为__________。
【答案】第四周期Ⅷ族 3Fe3O4＋28H+＋NO3－＝9Fe3+＋NO↑＋14H2O 2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑ 1 mol
【解析】
【分析】
A、C、E、G为单质，其中A、C、G为金属，L为红褐色固体，L为Fe(OH)3，B为常见无色液体，B为H2O，由元素守恒及转化可知，D为Fe3O4，G为Al，A为Fe，E为H2，I的焰色反应呈紫色，I中含K元素，由元素守恒及转化可知，C为K，F为KOH，I为KAlO2，K与氢气化合生成KH，所以H为KH，常温下A、G投入J的浓溶液无明显现象，K是反应①所得溶液中的唯一溶质，J为硝酸，K为硝酸铁，然后结合单质及化合物的性质来解答。
【详解】
A、C、E、G为单质，其中A、C、G为金属，L为红褐色固体，L为Fe(OH)3，B为常见无色液体，B为H2O，由元素守恒及转化可知，D为Fe3O4，G为Al，A为Fe，E为H2，I的焰色反应呈紫色，I中含K元素，由元素守恒及转化可知，C为K，F为KOH，I为KAlO2，K与氢气化合生成KH，所以H为KH，常温下A、G投入J的浓溶液无明显现象，K是反应①所得溶液中的唯一溶质，J为硝酸，K为硝酸铁，
(1)由上述分析可知，A为Fe，位于元素周期表中第四周期Ⅷ族，H为KH，其电子式为；
(2)反应①的离子方程式为3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++NO↑+14H2O，反应②的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
(3)反应③为KH+H2O=KOH+H2↑，H元素的化合价由-1升高为0，则每生成1molE(KOH)，转移电子的物质的量为1mol×(1-0)=1mol。
5．某工厂的工业硫酸盐废水中含有大量的Fe2+、Fe3+、较多的Cu2+和少量的Na+。工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜，设计如下流程图。
回答下列问题；
(1)A的化学式为_________，D的化学式为_______。
(2)在工业废水中加入过量A时，发应的离子方程式有：__________、______。
(3)得到FeSO4•7H2O晶体的操作Ⅲ为：加热浓缩、冷却结晶、______、______、干燥。 【答案】Fe H2SO4 Fe + 2Fe3+=3Fe2+ Fe + Cu2+=Fe2++ Cu 过滤 洗涤
【解析】
【分析】
工业废水中含大量Fe2+、Fe3+、Cu2+和少量的Na+，从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜，结合流程可知，要加入铁粉，可置换出铜，同时生成硫酸亚铁，经过滤，得到的滤液C中主要含硫酸亚铁，滤渣B中含Cu、Fe，向该固体混合物中加入D为H2SO4，得到的溶液F为硫酸亚铁，得到滤渣E为Cu，将溶液C、F合并就是FeSO4溶液，溶液经蒸发、浓缩、冷却结晶、过滤，洗涤、干燥就可得到FeSO4·7H2O晶体，以此来解答。
【详解】
(1)加入铁粉，由于金属活动性Fe＞Cu，可发生置换反应，置换出铜，反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，铁、铜的混合物中加入稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，所以A的化学式为Fe，D的化学式为H2SO4；
(2)由于离子的氧化性Fe3+＞Cu2+＞Fe2+＞Na+，所以向工业废水中加入过量A时，首先发生反应Fe + 2Fe3+=3Fe2+，然后发生反应Fe + Cu2+=Fe2++ Cu；
