2020-2021备战高考化学铁及其化合物推断题的综合题试题含答案解析
一、铁及其化合物
1．某科研小组用镍触媒废料（主要成分为Ni-Al合金，混有少量Fe、Cu、Zn及有机物） 制备NiO并回收金属资源的流程如下所示：
已知：相关数据如表1和表2所示
表1部分难溶电解质的溶度积常数（25℃） 物质 Ksp -38物质 CuS ZnS NiS Ksp 6.3×10 1.6×10-24 3.2×10-18 -34Fe(OH)3 4.0×10 Fe(OH)2 1.8×10-16 Al(OH)3 1.0×10-33 Ni(OH)2 2.0×10-15 表2 原料价格表 物质 漂液（含25.2%NaClO） 双氧水（含30%H2O2） 烧碱（含98%NaOH） 纯碱（含99.5%Na2CO3） 价格/（元?吨1-） 450 2400 2100 600 请回答下列问题：
（1）“焙烧”的目的是________________________________。
（2）“试剂a”的名称为__________________；选择该试剂的理由是______。 （3）“氧化”时反应的离子方程式为__________________________________________。 （4）欲使溶液中Fe3+和A13+的浓度均小于等于1.0×10-6 mol ?L-1，需“调节pH”至少为
_______________。
（5）“试剂b”应选择__________，“加水煮沸”时，反应的化学方程式为_______________________________。
（6）氢镍电池是一种应用广泛的二次电池，放电时，该电池的总反应为
NiOOH+MH=Ni(OH)2+M，当导线中流过2 mol电子时，理论上负极质量减少__________g。充电时的阳极反应式为_______________________________________________。
【答案】除去废料中的有机物；使部分金属单质转化为氧化物 漂液 节约成本，不影响后续操作 2Fe2++ClO-+2H+=2 Fe3++Cl-+H2O 5 Na2CO3 NiCO3+H2ONi(OH)2+OH--e-=NiOOH +H2O 【解析】 【分析】
铁触媒废料焙烧，可以将部分金属单质转化为金属氧化物以及使有机物燃烧而除去，焙烧后固体和硫酸反应生成硫酸盐；再将Fe2+氧化成Fe3+，氧化剂选择漂液（因为漂液价格低廉，且不影响后续实验）。然后调节pH使Fe3+、Al3+一起转化为氢氧化物沉淀而除去。滤液1中还有Zn2+、Cu2+以及Ni2+，加入NiS，可以除去Zn2+、Cu2+。滤液2中有镍离子，同样的道理，在沉淀Ni2+的时候，选择碳酸钠，它的价格也是比较低，加入碳酸钠后得到碳酸镍；碳酸镍加水煮沸会转化成Ni（OH）2，最后Ni（OH）2灼烧分解，就可以得到氧化镍。 【详解】
（1）焙烧可以使部分金属单质变成金属氧化物，并且能够使有机物燃烧并除去。所以“焙烧”的目的为：除去废料中的有机物；使部分金属单质转化为氧化物；
（2）应选择氧化剂使亚铁离子氧化成铁离子，氧化剂包括了漂液和双氧水，但是双氧水的价格更贵，所以选择漂液；选择漂液的理由就是漂液成本更低，而且生成NaCl也不影响后续操作。
（3）漂液中含有NaClO，将Fe2+氧化成Fe3+，ClO-被还原成Cl-，反应的离子方程式为
Ni(OH)2+CO2↑ 2
2Fe2++ClO-+2H+=Cl-+2Fe3++H2O；
（4）Fe（OH）3和Al（OH）3类型相同，Fe(OH)3 的Ksp比Al(OH)3小，为了使它们完全沉淀，用Al(OH)3的Ksp进行计算，
-33-1410Kw10-9Ksp[Al(OH)3]=c(Al)?c(OH）=10，c(OH)=3-6=10，pH=-lg()=-lg(-9)=5，10c(OH-)103+3--33-则pH至少为5；
（5）需要选择沉淀Ni2+的沉淀剂，NaOH的价格更贵，所以选择Na2CO3，根据题意，加入Na2CO3时，生成的滤渣2为NiCO3，NiCO3加水煮沸转化成Ni（OH）2，加水煮沸的方程式为NiCO3+H2O
ΔNi（OH）2+CO2↑。
（6）镍氢电池放电时负极的是MH，在反应中MH变成了M，失去质量为H的质量，负极反应式为MH-e-+OH-=M+H2O，转移2mol，负极质量减少2g；充电时阳极发生氧化反应，化合价升高，Ni(OH)2变成NiOOH，电极反应式为：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH +H2O。 【点睛】
（2）中因为是工业流程，所以在选择原料的时候，不仅要考虑它会不会带来杂质，还需考虑经济成本，比如在此题中都选择了经济成本较低的原料。（4）计算pH的时候，氢氧化铁和氢氧化铝都可以计算，但是要完全沉淀，选择pH较大的那个。
2．某盐A是由三种元素组成的化合物，且有一种为常见金属元素，某研究小组按如下流程图探究其组成：
请回答：
(1)写出组成 A的三种元素符号______。 (2)混合气体B的组成成份______。
(3)写出图中由C转化为E的离子方程式______。 (4)检验E中阳离子的实验方案______。
(5)当A中金属元素以单质形式存在时，在潮湿空气中容易发生电化学腐蚀，写出负极的电极反应式______。
【答案】Fe、O、S SO2 和SO3 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O 取少量E溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，则说明E中阳离子为Fe3+ Fe-2eˉ=Fe2+ 【解析】 【分析】
由红棕色固体溶于盐酸得到棕黄色溶液，可知C为氧化铁、E为氯化铁溶液，说明A中含有铁元素和氧元素，1.6g氧化铁的物质的量为160g/mol=0.01mol；由气体B与足量氯化钡溶液反应生成白色沉淀可知，白色沉淀D为硫酸钡、气体B中含有三氧化硫，由硫原子个数守恒可知，三氧化硫的物质的量为233g/mol=0.01mol，气体B的物质的量为
0.448L22.4L/mol2.33g1.6g=0.02mol，由A是由三种元素组成的化合物可知，A中含有硫元素、气体B为二
氧化硫和三氧化硫的混合气体，二氧化硫的物质的量为（0.02—0.01）mol=0.01mol，m（SO3）+m（SO2）+m（Fe2O3）=0.01mol×80g/mol+0.01mol×64g/mol+1.6g=3.04g，说明A中nFe）：n（S）：n（O）=1：1：4，则A为FeSO4。 【详解】
（1）由分析可知，A为FeSO4，含有的三种元素为Fe、O、S，故答案为：Fe、O、S； （2）由分析可知，三氧化硫的物质的量为233g/mol=0.01mol，气体B的物质的量为
0.448L22.4L/mol2.33g=0.02mol，由A是由三种元素组成的化合物可知，A中含有硫元素、气体B为二
氧化硫和三氧化硫的混合气体，故答案为：SO2 和SO3；
（3）C为氧化铁、E为氯化铁溶液，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，反应的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，故答案为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；
（3）E为氯化铁溶液，检验铁离子的实验方案为可取少量E溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，则说明E中阳离子为Fe3+，故答案为：取少量E溶液于试
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