多維度掃描核心考點
——鐵及其化合物

盧國鋒

黑龍江

多維度掃描核心考點
——鐵及其化合物

盧國鋒

我國高考命題的范式由“三維目標2.0版”升級到“核心素養3.0版”，鐵元素具有三重特性，不能缺席高考盛宴，特性一：作為典型變價金屬，屬于少數核心知識，特性二：研究過程中采用多種科學認知方法，屬于關鍵能力，特性三：是日常生活中不可或缺的重要元素，春秋冶鐵、戰國煉鋼化學史實，金屬腐蝕與防護屬于考生責任擔當的必備品格。對鐵及其化合物知識點與命題點分類研究，能精準助考，事半功倍。

一、從變價特性角度考查

此維度加工試題的特點是知識點不變，設問角度從淺入深變化。

1.第一層次基礎型：判斷Fe與氧化性強弱不同的氧化劑反應時的產物價態。

例1：判斷下列說法是否正確：

A.(2012天津2題節選)Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl2和FeCl3( )

B.(2012重慶2題節選)Fe與S混合加熱生成FeS2( )

C.(2013廣東23題節選)( )

操作現象結論將水蒸氣通過灼熱的鐵粉粉末變紅鐵與水在高溫下發生反應

解析：四個選項考查記憶的準確性，Fe與強氧化劑Cl2反應只能生成FeCl3，A與D都錯誤，Fe與弱氧化劑S反應只能生成FeS，Fe與弱氧化劑水蒸氣反應生成黑色Fe3O4,B與C都錯誤。

2.第二層次數量型：在第一層次的基礎上將性質與電子轉移和產物數量結合在一起，進一步從定量角度考查變價和鈍化性質。

例2：下列說法正確的是

( )

A.(2016全國1卷8題節選)1 mol Fe溶于過量硝酸，電子轉移數為2NA

B.(2015廣東10題節選)3 mol單質Fe完全轉化變為Fe3O4，失去8NA個電子

C.(2014廣東10題節選)56 g鐵片投入足量濃H2SO4中生成NA個SO2分子

D.(2011廣東9題節選)1 mol Fe2+與足量的H2O2溶液反應，轉移2NA個電子

3.第三層次離子型：包括離子共存、離子方程式書寫與正誤判斷，借此考查化學術語熟練程度。

例3：(2016江蘇12題)制備(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的實驗中，需對過濾出產品的母液(pH<1)進行處理。常溫下，分別取母液并向其中加入指定物質，反應后溶液中主要存在的一組離子正確的是

( )

4.第四層次實驗型：Fe2+與Fe3+相互轉化中關鍵知識是氧化還原反應規律，實驗關鍵操作是條件控制，實驗現象及結論的關鍵是科學合理。

例4：(2016全國2卷28題)問題展示：

問題1和問題3涉及的是同一問題：Fe2+具有較強的還原性，能被空氣中的氧氣氧化，加鐵粉和煤油都是防止Fe2+被氧化。問題2和問題5涉及的知識點還是Fe2+，只是轉換問題角度，不同氧化劑與Fe2+反應離子方程式的書寫。問題4涉及可逆反應。問題5涉及產物對反應的催化作用使速率加快，反應的熱效應對水解平衡的影響及相關化學理論。

二、從化學觀念角度考查

此維度是用化學核心觀念將不同知識串聯在一起，此法可以達到“形散神不散”的效果。

1.實用觀

例5：下列說法不正確的是

( )

A.(2016浙江7題節選)納米鐵粉可以高效地去除被污染水體中的Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金屬離子，其本質是納米鐵粉對重金屬離子較強的物理吸附

B.(2011北京8題節選)結合圖判斷Ⅰ和Ⅱ中正極均被保護

D.(2011浙江10題節選)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時間后發現液滴覆蓋的圓周中心區(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿棕色鐵銹環(b)，如圖所示。導致該現象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少,推斷液滴中的Cl―由b區向a區遷移

2.微粒觀

(4)顯色性：①Fe3+與SCN-生成紅色Fe(SCN)3,用于Fe3+檢驗，注意Fe(SCN)3不是沉淀，化學方程式中不能使用“↓”；②Fe3+與含酚羥基的有機物反應呈紫色，用于有機物的鑒別。

例6：(2015天津10題節選)FeCl3具有凈水作用，但腐蝕設備，而聚合氯化鐵是一種新型的絮凝劑，處理污水比FeCl3高效，且腐蝕性小。請回答下列問題：

(1)FeCl3溶液腐蝕鋼鐵設備，除H+作用外，另一主要原因是___________(用離子方程式表示)。

a．降溫 b．加水稀釋

c．加入NH4Cl d．加入NaHCO3

室溫下，使氯化鐵溶液轉化為高濃度聚合氯化鐵的關鍵條件是____________。

(3)某污水處理廠用氯化鐵凈化污水的結果如圖所示。由圖中數據得出每升污水中投放聚合氯化鐵[以Fe(mg·L-1)表示]的最佳范圍約為___________mg·L-1。

3.守恒觀

化學計算題是體現守恒觀的主要形式，顯性的知識是原子守恒，隱性的知識是溶液中電荷守恒和反應得失電子守恒，多步反應可以通過化學方程式中化學計量數尋找已知與未知的關系，也可以通過原子守恒獲得關系式，混合物通過守恒列二元一次方程組求解。

(1)電荷守恒

例7：(2015天津10題節選)若酸性FeCl2廢液中c(Fe2+)=2.0×10-2mol·L-1,c(Fe3+)=1.0×10-3mol·L-1,c(Cl-)=5.3×10-2mol·L-1,則該溶液的pH約為___________。

解析：酸性溶液中c(OH-)忽略不計，根據陽離子所帶正電荷總數(即離子濃度乘以離子所帶電荷數)等于陰離子所帶負電荷總數，2c(Fe2+)+3c(Fe3+)+c(H+)=c(Cl-),c(H+)=1×10-2mol·L-1,pH=-lgc(H+)=2。

(2)原子守恒

例8：(2012全國2卷26題節選)現有一含有FeCl2和FeCl3的混合樣品，采用實驗方法測得n(Fe)∶n(Cl)=1∶2.1，則該樣品中FeCl3的物質的量分數為________。(結果保留2位有效數字)

(3)得失電子守恒

(4)公式中守恒關系

例10：(2012海南14題節選)在FeCl3溶液蝕刻銅箔制造電路板的工藝中，廢液處理和資源回收的過程簡述如下：Ⅰ.向廢液中投入過量鐵屑，充分反應后分離出固體和濾液；Ⅱ.向濾液中加入一定量石灰水，調節溶液pH，同時鼓入足量的空氣。過程Ⅱ中調節溶液的pH為5，金屬離子濃度為___________。(列式計算){已知：Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38}

解析：pH=5，c(H+)=10-5，c(OH-)=10-9，Ksp[Fe(OH)3]=c3(OH-)·c(Fe3+)=10-27·c(Fe3+)=4.0×10-38，c(Fe3+)=4.0×10-11mol·L-1。

4.轉化觀

(1)針對“溶液呈黃色”，有同學認為溶液中有Fe3+，針對此觀點實驗：

①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實了該同學的猜測。同時發現有白色沉淀產生，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關，對比實驗記錄如下：

序號取樣時間/min現象ⅰ3產生大量白色沉淀;溶液呈紅色ⅱ30產生白色沉淀;較3min時量少;溶液紅色較3min時加深ⅲ120產生白色沉淀;較30min時量少;溶液紅色較30min時變淺

(資料：Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN)

②對Fe3+產生的原因作出如下假設：

假設a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產生Fe3+；

假設b：由于空氣中存在O2，可產生Fe3+；

假設d：根據加入KSCN溶液后產生白色沉淀現象，判斷溶液中存在Ag+，可產生Fe3+。

③下列實驗Ⅰ可證實假設a、b、c不是產生Fe3+的主要原因。實驗Ⅱ可證實假設d成立。

實驗Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時間取上層清液滴加KSCN溶液，3 min時溶液呈淺紅色，30 min后溶液幾乎無色。

實驗Ⅱ：裝置如圖。其中甲溶液是________，操作及現象是____________。

(2)根據實驗現象，結合方程式推測實驗ⅰ～ⅲ中Fe3+濃度變化的原因：________。

5.實驗觀

實驗是考查過程與方法目標的最佳途徑，“過程”指科學過程，它包括提出問題、收集資料和事實、整理加工資料和事實、得出結論、交流與應用等環節。“方法”指科學方法，它包括觀察方法、實驗方法、資料和事實處理方法、科學邏輯方法(如比較、分類、歸納、概括)、假說方法和模型方法等。

(1)分離提純角度考查：①硫酸亞鐵銨制備；②綠礬制備檸檬酸亞鐵；③鍍鋅鐵皮制備Fe3O4膠體粒子；④制備綠礬化工流程。

(2)性質探究角度考查：①溫度對CO還原Fe2O3的影響；②探究弱酸條件下電化學腐蝕；③探究Fe2+對O3氧化I-反應的影響；④探究綠礬性質；⑤Fe3+催化H2O2分解的反應；⑥FeCl3吸收H2S實驗，探究使FeCl3再生；⑦地下水脫氮；⑧納米鐵粉處理水；⑨環境修復：鐵除去硝酸鹽。

黑龍江省大慶市第五十六中學)