例析鐵及其化合物在高考中的考查

◇ 湖北 周錦華

例析鐵及其化合物在高考中的考查

◇ 湖北 周錦華

鐵及其化合物是應用最多、最廣泛的材料之一,也是歷年高考的重點和熱點之一,鐵及其化合物知識結合實驗基礎知識與技能、化工流程題的除雜與提純、工業制備及相關計算等題型,考查考生的實際應用能力、知識遷移能力和計算能力,具有一定靈活性和較好的區分度.

例1 (2016年上海卷)某鐵的氧化物(FexO) 1.52g溶于足量鹽酸中,向所得溶液中通入標準狀況下112mLCl2,恰好將Fe2＋完全氧化.x值為( ).

A 0.80; B 0.85;

C 0.90; D 0.93

本題以鐵的化合物之間的轉化考查了電子守恒、物質組成判斷和計算能力.FexO中鐵元素的化合價為＋2/x,被Cl2氧化為＋3價,由化合價升降總數相等可知,x＝0.80,答案為A.

例2 (2016年浙江卷,有刪改)磁性材料A是由2種元素組成的化合物,某研究小組按如圖1流程探究其組成:

圖1

(1)A的組成元素為________(用元素符號表示),化學式為________.

(2)溶液C可溶解銅片,列舉該反應的一個實際應用________.

(3)已知化合物A能與稀硫酸反應,生成一種淡黃色不溶物和一種氣體(標況下的密度為1.518g· L－1),該氣體分子的電子式為________.寫出該反應的離子方程式________.

(4)寫出F→G反應的化學方程式________.設計實驗方案探究溶液G中的主要微粒(不考慮H2O、H＋、K＋、I－)_______________.

請回答:

本題是一道綜合考題,由框圖提供信息,考查考生推斷能力、元素及其化合物的知識及應用能力、計算判斷和實驗設計能力.(1)由圖中信息可判斷B是Fe2O3,C是FeCl3.化合物A在空氣中充分煅燒產生無色氣體,通入水中呈酸性,再加入I2,溶液變為無色,且酸性變強,可判斷出E中含有S元素,則化合物A中含有硫元素,根據化合物B可計算出

故化合物A的化學式為Fe3S4.(2)溶液C中含有Fe3＋,已給出的信息是可溶解銅片,制作電線路板是常見的實際應用.(3)由氣體標準狀況下的密度,計算出該氣體的摩爾質量為34g·mol－1,則可判斷該氣體為H2S,生成的淡黃色不溶物為S,有氣體H2S產生,則鐵元素以Fe2＋形式存在,可寫出反應的離子方程式Fe3S4＋6H＋＝3H2S↑＋3Fe2＋＋S.(4)F→G反應的化學方程式為H2SO3＋I2＋H2O＝H2SO4＋2HI.設計實驗方案探究溶液G中的主要微粒,題中己排除H2O、H＋、K＋、I－微粒,溶液為無色,排除I2的存在,剩下的主要微粒是SO24－和H2SO3,用試管取少量溶液G,加入過量BaCl2溶液,若產生白色沉淀,則有SO24－,過濾后取濾液,滴加H2O2溶液,若再產生白色沉淀,則有H2SO3.

例3 (2016年新課標卷Ⅱ)某班同學用如下實驗探究Fe2＋、Fe3＋的性質.回答下列問題:

(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體,均配制成0.1mol·L－1的溶液.在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑,其目的是________.

(2)甲組同學取2mLFeCl2溶液,加入幾滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液變紅,說明Cl2可將Fe2＋氧化.FeCl2溶液與氯水反應的離子方程式為________.

(3)乙組同學認為甲組的實驗不夠嚴謹,該組同學在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油,再于液面下依次加入幾滴氯水和l滴KSCN溶液,溶液變紅,煤油的作用是________.

(4)丙組同學取10mL0.1mol·L－1KI溶液,加入6mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合.分別取2mL此溶液于3支試管中進行如下實驗:

①第1支試管中加入1mLCCl4充分振蕩、靜置,CCl4層呈紫色;

②第2支試管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成藍色沉淀;

③第3支試管中加入1滴KSCN溶液,溶液變紅.

實驗②檢驗的離子是________(填離子符號);實驗①和③說明:在I－過量的情況下,溶液中仍含有________(填離子符號),由此可以證明該氧化還原反應為________.

(5)丁組同學向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液,溶液變成棕黃色,發生反應的離子方程式為________;一段時間后,溶液中有氣泡出現,并放熱,隨后有紅褐色沉淀生成,產生氣泡的原因是________;生成沉淀的原因是________(用平衡移動原理解釋).

本題以Fe2＋和Fe3＋、H2O2的性質為基礎,考查了探究實驗方案的設計與評價,涉及Fe2＋和Fe3＋的性質、離子的檢驗、H2O2的性質、鹽類的水解等知識.(1)Fe2＋易被空氣中的氧氣氧化,在配制FeCl2溶液時加入少量鐵粉,目的是防止Fe2＋被氧化.(2)由題中信息可知Fe2＋被Cl2氧化,可直接寫出2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－.(3)甲組的實驗確實不夠嚴謹,因為在滴加氯水過程中未與空氣隔絕,Fe2＋可被空氣中的氧氣氧化,需隔絕空氣,故加煤油是隔絕空氣(排除氧氣對實驗的影響).(4)考查Fe2＋、Fe3＋,Fe3＋常用滴加KSCN溶液來檢驗,Fe2＋常用向溶液中加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液來檢驗,生成藍色沉淀,則該溶液中含有Fe2＋(這一知識點在人教版中未學習,在新課標中學習過,可能部分地區的學生不知,當然還有其他方法).實驗②檢驗的離子是Fe2＋,實驗①和③說明:在I－過量的情況下,溶液中仍含有Fe3＋,由此可以證明該氧化還原反應為可逆反應.(5)由題中給出的信息可以推斷:H2O2在酸性條件下將Fe2＋氧化為Fe3＋,反應的離子方程式為H2O2＋2Fe2＋＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O.又加入幾滴酸化的FeCl2溶液,則H2O2過量,一段時間后溶液中有氣泡出現,生成的Fe3＋對H2O2分解起催化作用.用平衡移動原理解釋生成Fe(OH)3沉淀的原因是H2O2分解反應放熱,促進Fe3＋的水解平衡正向移動.

鐵及其化合物在高考中考題形式多樣,側重點也不同,但只要掌握單質鐵及其化合物的性質,特別是Fe2＋的還原性、Fe3＋的氧化性、兩者的相互轉化及檢驗原理和方法等相關基本知識,理解并掌握化學反應原理和基本實驗知識及技能,培養實際解題技能和應用能力,在考試中就能成功應答.

(作者單位:湖北省武漢市第十四中學)