全国高考化学铁及其化合物的综合高考真题汇总及答案解析.docx
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全国高考化学铁及其化合物的综合高考真题汇总及答案解析
全国高考化学铁及其化合物的综合高考真题汇总及答案解析
一、高中化学铁及其化合物
1.在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中,废液(含有Fe2+、Fe3+、Cu2+)处理和资源回收很有意义,下列是回收金属铜和刻蚀液再生的流程图,回答下列问题:
(1)沉淀A中含有的单质是_________。
(2)通入的气体C的化学式是________。
(3)滤液与气体C反应生成刻蚀液的离子方程式:
_________________。
【答案】Fe、CuCl22Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
【解析】
【分析】
废液中含有Fe2+、Fe3+、Cu2+,废液中加入过量铁屑后发生反应:
Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu;过滤后得到的沉淀A为Fe、Cu;滤液中含有Fe2+,滤液中通入气体C,得到刻蚀液FeCl3溶液,则气体C为氯气;沉淀A与过量盐酸反应,Fe与盐酸反应生成氯化亚铁,而铜不反应,则沉淀B为Cu,据此进行解答。
【详解】
根据上述分析可知沉淀A为Fe、Cu,沉淀B为Cu,滤液含有Fe2+,气体C为Cl2。
(1)废液中含有Fe2+、Fe3+、Cu2+,向废液中加入过量Fe屑,发生反应Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu,所以沉淀A中含有过量的Fe和反应产生的Cu,即沉淀A中含有的金属单质是Fe、Cu;
(2)A中含有Fe、Cu,向A中加入盐酸,铁溶解生成FeCl2,而Cu不溶解,过滤得到沉淀B是Cu,向含有FeCl2的滤液中通入Cl2,发生反应:
2FeCl2+Cl2=2FeCl3;
(3)Cl2与FeCl2反应产生FeCl3,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-。
【点睛】
本题考查了无机推断,明确常见元素及其化合物性质为解答关键,题目侧重考查学生对基础知识的掌握,有利于提高学生的分析、理解能力及灵活应用能力。
2.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)3Fe(s)+
O2(g)=
Fe3O4(s)△H=-QkJ/mol4OH--4e-=2H2O+O2↑c0.4mol4.48L
【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,DCu,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)+
O2(g)=
Fe3O4(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。
3.某金属X,为了确定其成分,进行一系列实验,实验过程和发生的现象如下图所示:
⑴写出金属X的化学式_________。
⑵写出溶液B中溶质的化学式_________。
⑶写出白色沉淀C转变为红褐色沉淀D的化学方程式_________。
【答案】FeFeCl24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
【解析】
【分析】
金属与盐酸反应生成无色可燃性气体为氢气,白色沉淀与氧气反应生成红褐色沉淀,则金属为Fe;
【详解】
(1)分析可知,金属X为Fe;
(2)溶液B为氯化亚铁;
(3)白色沉淀为氢氧化亚铁,在空气中与氧气反应生成氢氧化铁,方程式为:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
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1molE,转移电子的物质的量为__________。
【答案】第四周期Ⅷ族
3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++NO↑+14H2O2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑1mol
【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.A~I分别表示中学化学中常见的一种物质,它们之间相互关系如图所示(部分反应物、生成物没有列出)。
已知H为固态氧化物,F是红褐色难溶于水的沉淀,且A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素。
请填写下列空白:
(1)A、B、C、D、E、F六种物质中所含的同一种元素的名称是___。
(2)反应①的化学方程式为___。
(3)反应③的离子方程式为___。
(4)反应⑧的化学方程式为___。
(5)反应⑥过程中的现象是____。
(6)1molI发生反应后生成的A高温下与足量的水蒸气反应,生成的气体换算成标准状况下占___L。
【答案】铁元素8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9FeFe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2OAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O生成的白色沉淀在空气中迅速变成灰绿色,最后变成红褐色33.6
【解析】
【分析】
F是红褐色难溶于水的沉淀,则F为氢氧化铁;E能在空气中转化为F,且E是C和氢氧化钠反应生成,则E为氢氧化亚铁,C为氯化亚铁;B能与盐酸反应生成氯化亚铁和D,则B为四氧化三铁,D为氯化铁;A在空气中燃烧能够生成四氧化三铁,则A为铁单质;四氧化三铁与I在高温条件下反应生成铁单质,I又能与氢氧化钠反应,推知I为铝单质,与四氧化三铁在高温条件下发生铝热反应,生成H为氧化铝;铝和氧化铝都能与氢氧化钠反应生成G,则G为偏铝酸钠。
【详解】
(1)A为铁、B为四氧化三铁、C为氯化亚铁、D为氯化铁、E氢氧化亚铁、F为氢氧化铁,则六种物质中都含有铁元素,故答案为:
铁元素;
(2)①是铝与四氧化三铁发生铝热反应,其反应的方程式为8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9Fe,故答案为:
8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9Fe;
(3)③是四氧化三铁与盐酸反应,其反应的离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O,故答案为:
Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;
(4)⑧是氧化铝与氢氧化钠发生反应,反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,故答案为:
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;
(5)⑥氢氧化亚铁在空气中转化为氢氧化铁,其现象为生成的白色沉淀在空气中迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,故答案为:
生成的白色沉淀在空气中迅速变成灰绿色,最后变成红褐色;
(6)1mol铝与四氧化三铁反应生成铁单质与氧化铝,生成的铁单质再与水蒸气反应生成氢气,根据得失电子守恒可知,铝失去的电子数等于生成氢气得到的电子数,可列式1×3=2×n(H2),则n(H2)=1.5mol,则标准状况下,氢气的体积V(H2)=1.5mol×22.4L/mol=33.6L,故答案为33.6。
【点睛】
铝与四氧化三铁反应生成铁,8molAl~9molFe,铁与水蒸气反应生成氢气,3molFe~4molH2,所以也可以根据对应关系8molAl~9molFe~12molH2,求得氢气的物质的量。
6.在下列物质转化关系中,反应的条件和部分产物已略去。
已知:
甲、乙是两种常见金属,反应Ⅲ是工业制盐酸的反应。
回答下列问题:
(1)反应I中,甲在通常条件下和水剧烈反应,除丙外,还生成一种焰色反应为黄色的物质,写出该物质的电子式:
_______,该化合物中存在的化学键有:
_________。
与甲在同一周期的金属元素(包括甲),按单质熔点由高到低的顺序排列依次为:
_______(元素符号)。
(2)反应Ⅱ中,乙与H2O在高温下反应,除丙外,还生成一种有磁性的物质,则乙在周期表中的位置是_______;写出反应Ⅱ的化学方程式_______。
(3)通过比较反应I、Ⅱ的反应条件,可得出甲的金属性比乙的金属性_______(填“强”或“弱”),比较二者金属性强弱的依据还可以是_______(写出一种即可)。
(4)下列关于第三周期金属元素的单质及其化合物的说法正确的是_______(选填答案编号)
a.工业上一般用电解法进行冶炼,获取单质
b.金属阳离子都具有相同的电子排布式
c.氢氧化物都能容易分解得到相应的氧化物
d.金属氯化物都是电解质,都属于离子化合物
【答案】
离子键、共价键Al、Mg、Na第四周期Ⅷ族3Fe+4H2O
Fe3O4+H2强NaOH是强碱,而Fe(OH)3是弱碱ab
【解析】
【分析】
已知反应Ⅲ是工业制盐酸的反应,则丙为H2,丁为HCl;反应I中,甲在通常条件下和水剧烈反应,除丙外,还生成一种焰色反应为黄色的物质,则甲为金属钠;反应Ⅱ中,乙与H2O在高温下反应,除丙外,还生成一种有磁性的物质,则乙为铁。
据此解答。
【详解】
(1)由以上分析知,甲为金属钠,则焰色反应为黄色的物质为NaOH,电子式为
,该化合物中存在的化学键有离子键、共价键。
与甲在同一周期的金属元素有Na、Mg、Al三种,它们的离子带电荷数依次增多,离子半径依次减小,所以按单质熔点由高到低的顺序排列依次为Al、Mg、Na。
答案为:
;离子键、共价键;Al、Mg、Na;
(2)由以上分析知,乙为铁,与H2O在高温下反应,生成的有磁性的物质为Fe3O4,铁为26号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,则铁在周期表中的位置是第四周期Ⅷ族;反应Ⅱ的化学方程式为3Fe+4H2O
Fe3O4+H2。
答案为:
第四周期Ⅷ族;3Fe+4H2O
Fe3O4+H2;
(3)钠与水在常温下剧烈反应,铁与水在高温下才能反应,由此可得出钠的金属性比铁的金属性强,比较二者金属性强弱的依据还可以是NaOH是强碱,而Fe(OH)3是弱碱来判断。
答案为:
强;NaOH是强碱,而Fe(OH)3是弱碱;
(4)a.工业上一般用电解法冶炼NaCl、MgCl2、Al2O3,获取单质,a正确;
b.Na+、Mg2+、Al3+都具有相同的电子排布式1s22s22p6,b正确;
c.NaOH热稳定性强,很难分解得到相应的氧化物,c不正确;
d.金属氯化物都是电解质,但AlCl3属于共价化合物,d不正确;
答案为:
ab。
【点睛】
在书写铁与H2O在高温下反应,我们易忽视“有磁性的物质”,而把产物写成Fe2O3和H2,从而产生错误。
7.利用如图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系。
图中甲~己均含铁元素。
回答下列问题:
(1)K2FeO4常用作杀菌消毒剂,从铁元素化合价的角度分析是因其具有____性;下列关于乙的说法正确的是______(填标号)。
a.属于酸性氧化物,能与碱反应
b.属于碱性氧化物,能与酸反应
c.属于两性氧化物,既能与酸反应,又能与碱反应
(2)已知甲与稀硝酸反应的化学方程式为甲+HNO3―→戊+己+NO↑+H2O(方程式未配平)。
若产物中戊和己的物质的量之比为3∶1,则甲与HNO3的物质的量之比为____。
(3)戊与烧碱溶液反应生成丙,放置一段时间后丙转化为丁,丙转化为丁的化学方程式为______,现象为______。
【答案】氧化b1∶34Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
【解析】
【分析】
根据图像可知,甲为铁;乙为氧化物且为+2价,为FeO;丙、丁为氢氧化物,分别为+2、+3价,分别为氢氧化亚铁、氢氧化铁。
【详解】
(1)K2FeO4中铁元素的化合价是+6价,在反应中Fe元素能得电子表现强氧化性,常用作杀菌消毒剂。
根据图可知,铁元素的+2价氧化物是FeO,属于碱性氧化物,能与酸反应生成盐和水。
(2)根据图可知,戊和己分别是铁元素的+2价和+3价盐,铁与硝酸反应生成的戊和己分别是Fe(NO3)2和Fe(NO3)3,HNO3在反应中被还原为NO,氮元素的化合价由+5价降为+2价;设反应生成Fe(NO3)3的物质的量为1mol,则生成Fe(NO3)2的物质的量为3mol,则参加反应的Fe(甲)的物质的量为4mol,根据电子守恒可得3mol+3mol×2=n(NO)×3,n(NO)=3mol;根据N原子守恒可知参加反应的n(HNO3)=n(NO)+n[Fe(NO3)2]×2+n[Fe(NO3)3]×3=12mol,则铁与HNO3的物质的量之比为4∶12=1∶3。
(3)Fe(NO3)2与烧碱溶液反应生成Fe(OH)2(丙),氢氧化亚铁与空气中的氧气氧化,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色的Fe(OH)3(丁)。
8.已知A为常见的金属单质,根据如下所示的转化关系回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:
A________,B_______,C_______,D_________,E__________。
(2)反应③的离子方程式为_______________;
反应④的离子方程式为___________;
反应⑦的化学方程式为_____________。
【答案】FeFeCl2FeCl3Fe(OH)2Fe(OH)32Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-2Fe3++Fe=3Fe2+4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
【解析】
【分析】
A为常见的金属单质,其某种化合物是红褐色固体,该红褐色固体E为Fe(OH)3,由转化关系图可知,A是Fe单质,Fe与HCl反应产生的B是FeCl2,Fe与Cl2反应产生的C是FeCl3,FeCl2与Cl2反应产生FeCl3,FeCl3与Fe反应产生FeCl2,FeCl2与碱NaOH反应产生的D为Fe(OH)2,Fe(OH)2在溶液中被空气中的O2氧化为Fe(OH)3,FeCl3与NaOH反应也产生Fe(OH)3,然后结合物质的性质及化学用语来解答。
【详解】
(1)根据上述分析可知A是Fe,B是FeCl2,C是FeCl3,D是Fe(OH)2,E是Fe(OH)3。
(2)反应③是FeCl2与Cl2反应转化为FeCl3,该反应的离子方程式为:
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-;
反应④是FeCl3与还原剂Fe反应产生FeCl2,该反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+;
反应⑦是Fe(OH)2在溶液中被空气中的O2氧化为Fe(OH)3,该反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
【点睛】
本题考查无机物的推断,涉及铁元素的单质及化合物的性质及转化关系。
注意物质的颜色为解答本题的突破口。
Fe3+具有强氧化性,可以与还原剂反应转化为低价态的Fe2+,也可以转化为Fe单质;Fe2+既有氧化性,也有还原性,主要表现还原性;Fe单质与弱氧化剂作用转化为Fe2+,与强氧化剂作用转化为Fe3+。
熟悉铁及其化合物的性质即可解答,注意氧化还原反应方程式书写时要遵循电子守恒。
9.已知A为常见的金属单质,根据如图所示的关系:
(1)确定A、B、C、D、E、F的化学式:
A____________,B____________,C____________,D____________,E____________,F____________。
(2)写出⑧的化学方程式________,④、⑤的离子方程式________,_________。
【答案】FeFe3O4FeCl2FeCl3Fe(OH)2Fe(OH)34Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-Fe+2Fe3+=3Fe2+
【解析】
【分析】
由转化关系图可知,红褐色固体F为Fe(OH)3,则E为Fe(OH)2,C为FeCl2,D为FeCl3,A为Fe,B为Fe3O4。
据此解答。
【详解】
(1)由以上分析可知A为Fe,B为Fe3O4,C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3;
(2)反应⑧为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;④的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,⑤的离子方程式Fe+2Fe3+=3Fe2+。
10.已知A为金属单质,下列物质相互转化如图所示:
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)检验G溶液中阳离子的试剂为______,写出发生反应的离子方程式______。
(4)向G溶液加入A的有关离子反应方程式______。
(5)某同学取B的溶液酸化后加入碘化钾淀粉溶液,在空气中放置一会儿变为蓝色,写出与上述变化过程相关的离子方程式______,______。
【答案】FeCl2KCl4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3KSCNFe3++3SCN-=Fe(SCN)32Fe3++Fe=3Fe2+4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O2Fe3++2I-=2Fe2++I2
【解析】
【分析】
白色沉淀E在空气中变为红褐色沉淀F,所以E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3,Fe(OH)3和盐酸反应生成的G为FeCl3;D溶液和AgNO3溶液反应生成不溶于硝酸的白色沉淀H(AgCl)和含K+的溶液,所以D为KCl,则B和C分别为KOH和FeCl2中的一种;G(FeCl3)可以和A生成B,所以B为FeCl2,A为铁,铁和盐酸反应生成FeCl2和氢气。
【详解】
(1)B为FeCl2,D为KCl;
(2)由Fe(OH)2转变成Fe(OH)3的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
(3)可以用KSCN溶液检验FeCl3溶液中的Fe3+,两者反应生成红色物质,发生反应的离子方程式为Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3;
(4)向FeCl3溶液加入Fe,发生氧化还原反应,离子反应方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+;
(5)FeCl2中的Fe2+有还原性,可以被空气中的氧气氧化,生成的Fe3+可以氧化I-生成I2,所以把FeCl2溶液酸化后加入碘化钾淀粉溶液,在空气中放置一会儿变为蓝色,发生的离子方程式有4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O和2Fe3++2I-=2Fe2++I2。
11.硫及其化合物有如下转化关系
(1)发生氧化还原反应的是___________(填序号)
(2)写出(5)的反应方程式____________,说明浓硫酸具有___________,制取CuSO4,__________方法最好(填序号);
(3)SO2是造成空气污染,形成酸雨的主要物质。
SO2在水的存在下与氧气反应生成硫酸,反应方程式为_____________。
验证二氧化硫的方法是_____________。
(4)某溶液中含有Cl-、SO42-,可能含有Na+、Fe2+或其中一种。
①验证Cl-、SO42-的方法是______________
A.先加BaCl2溶液,等沉淀后,再加AgNO3溶液
B.先加AgNO3溶液,等沉淀后,再加BaCl2溶液
C.先加Ba(NO3)2溶液,等沉淀后,再加AgNO3溶液
②验证Na+或Fe2+最简单的方法是_____________。
【答案】①②⑤2H2SO4(浓)+Cu
CuSO4+SO2↑+2H2O强氧化性⑥2SO2+O2+2H2O=2H2SO4将某气体通入盛品红溶液的试管中,品红褪色,再加热,又出现红色,证明是SO2C若溶液为无色,则溶液中只有Na+;若溶液显绿色,一定有Fe2+,再做焰色反应,以证明Na+的存在
【解析】
【详解】
(1)依据转化关系中反应前后元素化合价变化分析,①反应是硫单质和铁发生反应一定有元素化合价变化属于氧化还原反应;②是硫和氧气反
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- 全国 高考 化学 及其 化合物 综合 汇总 答案 解析