2020-2021培优铁及其化合物推断题辅导专题训练含答案解析

2020-2021培优铁及其化合物推断题辅导专题训练含答案解析一、铁及其化合物1．将铁、铝的混合物进行如下实验：(1)操作X的名称是________。

(2)气体A是________(填化学式)。

(3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸，A在该反应中作________(填“氧化剂”或“还原剂”)。

(4)溶液B中的阴离子除OH－外还有________(填离子符号，下同)，溶液D中存在的金属离子为________。

(5)加入足量NaOH溶液时发生反应的离子方程式为___________；加入稀盐酸发生反应的离子方程式为_________。

(6)向溶液D中加入NaOH溶液，观察到产生的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，请写出沉淀转化的化学方程式：___________。

【答案】过滤 H2还原剂 AlO2- Fe2＋ 2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑ Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3【解析】【分析】金属混合物中Fe与NaOH溶液不反应，而Al可以与NaOH溶液反应产生NaAlO2、H2，NaAlO2易溶于水，所以气体A是H2，溶液B是NaAlO2与NaOH的混合溶液，固体C是Fe，Fe是比较活泼的金属，与HCl发生置换反应产生FeCl2和氢气，因此溶液D为FeCl2，据此分析解答。

【详解】(1)操作X的名称是分离难溶性的固体与可溶性液体混合物的方法，名称是过滤，故答案为：过滤；(2)根据上述分析可知，金属混合物中Fe与NaOH溶液不反应，而Al可以与NaOH溶液反应产生NaAlO2、H2，NaAlO2易溶于水，所以气体A是H2，故答案为：H2；(3)A是H2，H2和Cl2的混合气体光照会发生爆炸，反应生成HCl，在该反应中，氢元素的化合价升高，失去电子，被氧化，所以H2作还原剂，故答案为：还原剂；(4)溶液B是反应产生的NaAlO2与过量的NaOH的混合溶液，所以溶液B中阴离子除OH-外还有AlO2-，铁可以和盐酸反应生成FeCl2和H2，溶液D中含有的金属离子为Fe2+，故答案为：AlO2-；Fe2+；(5)加入足量NaOH溶液时，Al与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为2Al+2OH -+2H 2O=2AlO 2-+3H 2↑，加入稀盐酸，Fe 与稀盐酸反应生成氢气和氯化亚铁，发生反应的离子方程式为Fe+2H +=Fe 2++H 2↑，故答案为2Al+2OH -+2H 2O=2AlO 2-+3H 2↑；Fe+2H +=Fe 2++H 2↑；(6)溶液D 为FeCl 2，向溶液D 加入NaOH 溶液，观察到产生的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，其中沉淀转化的化学方程式为4Fe(OH)2+O 2+2H 2O=4Fe(OH)3，故答案为4Fe(OH)2+O 2+2H 2O=4Fe(OH)3。

【点睛】本题考查金属铁以及金属铝的化学性质。

注意知识的积累是解题的关键， HCl 的氧化性比较弱，只能把Fe 氧化为Fe 2+，Cl 2、H 2O 2具有强氧化性，可以把Fe 氧化为Fe 3+；Al 既可以与酸反应产生氢气，也可以与强碱溶液反应反应氢气，等物质的量的铝与足量的酸、碱反应产生氢气的物质的量相等。

2．钛（Ti ）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（2TiO ）是目前使用最广泛的白色颜料。

制备2TiO 和Ti 的原料是钛铁矿，用含23Fe O 的钛铁矿（主要成分为3FeTiO ）制备2TiO 的流程如下：（1）步骤①加Fe 的目的是________________________；步骤②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（2TiO ）制取单质钛（Ti ）的过程为，其中反应42800C TiCl 2Mg2MgCl Ti ︒++在氩气气氛中进行的理由是______________________________。

【答案】将3+Fe 还原为2+Fe 析出绿矾（42FeSO 7H O ⋅） 生石灰（或碳酸钙、碱） 高温下镁或钛与2O 、2N 等反应【解析】【分析】根据钛铁矿中23Fe O 、3FeTiO 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42FeSO 7H 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2223TiO 2H O H TiO 2H +++=↓+，废液呈酸性，所以处理水浸后的废液应加入CaO 、3CaCO 或碱。

（3）由于Ti 和Mg 易与空气中的2O 、2N 等反应，故该反应应在氩气气氛中进行。

3．某兴趣活动小组利用物质间的互变，设计成一个平面魔方，如下图所示：已知①A 、B 、C 、D 、G 含有同种元素。

②纯A (单质) B 溶液 D 固体 G 溶液 颜色 银白色 黄色 红棕色 浅绿色③E 是通常情况下密度最小的气体；B 与硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，也能将一种氧化物氧化为F ，F 是含有三种元素的化合物，与A 反应生成E 、G 。

依据以上信息填空：(1)写出D 的化学式：___________________________________________。

(2)G 生成C 的过程中所出现的现象为_________________________。

(3)写出反应A →B 的化学方程式：_________________________________。

(4)B →F 的离子方程式为________；G 与次氯酸反应的离子方程式为________________________________。

【答案】Fe 2O 3 先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色 2Fe ＋3Cl 22FeCl 3 2Fe 3＋＋SO 2＋2H 2O =2Fe 2＋＋SO 42-＋4H ＋ H ＋＋2Fe 2＋＋HClO =2Fe 3＋＋Cl －＋H 2O【解析】【分析】结合框图，D 固体呈红棕色，则其为Fe 2O 3；A 、B 、C 、D 、G 含有同种元素，B 与硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，则B 为FeCl 3，G 中含有Fe 2+，A 为Fe 。

由“B 与硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，也能将一种氧化物氧化为F ，F 是含有三种元素的化合物，与A 反应生成E 、G ”，则F 为 H 2SO 4，G 为FeSO 4；E 是通常情况下密度最小的气体，则E 为H 2。

由B →C →D 的转化可推知，C 为Fe (OH )3。

【详解】(1)由以上分析可知，D 为氧化铁，其化学式：Fe 2O 3。

答案为：Fe 2O 3；(2)FeSO4生成Fe(OH)3，可先加碱、后氧化，所出现的现象为先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。

答案为：先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色；(3)反应Fe→FeCl3需用Cl2将Fe氧化，反应方程式为2Fe＋3Cl22FeCl3。

答案为：2Fe＋3Cl22FeCl3；(4)FeCl3→H2SO4，应使用SO2，离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SO42-＋4H＋；FeSO4与次氯酸反应，生成Fe3+、Cl-和H+，离子方程式为H＋＋2Fe2＋＋HClO=2Fe3＋＋Cl－＋H2O。

答案为：2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SO42-＋4H＋；H＋＋2Fe2＋＋HClO=2Fe3＋＋Cl－＋H2O。

【点睛】利用框图进行物质推断时，先确定信息充足的物质，然后利用已知的少量信息、反应条件及未知物质前后的已知物质，推断出未知物质的组成。

4．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；(3)FeSO4的溶解度受温度的影响变化较大，所以从FeSO4的溶液中获得晶体经过加热，通过蒸发浓缩、冷却结晶，然后过滤、洗涤，最后干燥，就得到了FeSO4•7H2O晶体。

【点睛】本题以废水处理流程为线索，考查了混合物的分离、提纯的操作过程、试剂的选用及离子方程式书写等，把握流程中发生的化学反应及分离方法为解答的关键，注重基础知识的考查。

5．为探究某黄色固体的组成和性质，设计如下实验：请回答：（1）X 的化学式是_______。

（2）X 在空气中充分灼烧的化学方程式为_______。

（3）溶液 A 与烧碱反应生成 B 和浅黄色沉淀（0.01mol）的化学方程式为_______。

【答案】CuFeS2 4CuFeS2＋13O2＝4CuO＋2Fe2O3＋8SO2 3Fe2(SO4)3＋12NaOH＝Na2Fe6 (SO4)4(OH)12＋5Na2SO4【解析】【分析】根据流程图，11.04gX在空气中灼烧，生成的气体使品红溶液褪色的气体是二氧化硫，生成的黑色固体氧化物应该为CuO，得到红褐色固体氧化物应该为 Fe2O3，根据图示中提供的数据计算含有S、Cu、Fe元素的物质的量确定X的化学式以及物质的量；氧化铁加入适量稀硫酸溶解得到含一种溶质的溶液为Fe2(SO4)3溶液，再加入NaOH反应生成溶液为7.1g，单一溶质且只含一种金属元素，B为Na2SO4，结合元素守恒和电荷守恒分析判断黄色沉淀所含成分，据此分析解答。