鐵及其化合物知識(shí)剖析及高考考查趨勢(shì)

安徽 尉言勛 李懷遠(yuǎn)

鐵及其化合物知識(shí)剖析及高考考查趨勢(shì)

安徽 尉言勛 李懷遠(yuǎn)

鐵及其化合物是元素及其化合物知識(shí)的高頻考點(diǎn)，由于鐵是可變價(jià)元素，相關(guān)化學(xué)反應(yīng)較多，可以與氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的量、原電池等相關(guān)知識(shí)結(jié)合，在高考中占有重要地位，考試題型靈活多變，要想在此類(lèi)試題的解答中拿高分，必須儲(chǔ)備鐵及其化合物的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和一定的解題技巧，下面就鐵及其化合物的主要內(nèi)容結(jié)合近年高考真題做以下歸納總結(jié)，希望對(duì)同學(xué)們的復(fù)習(xí)備考有所幫助。

一、鐵及其化合物知識(shí)脈絡(luò)

二、鐵三角及鐵鹽（Fe3＋）和亞鐵鹽（Fe2＋）的檢驗(yàn)

1．鐵三角

提示：

（1）價(jià)態(tài)觀：從鐵元素三種價(jià)態(tài)的相互轉(zhuǎn)化（鐵三角關(guān)系）去認(rèn)識(shí)鐵及其化合物間的氧化還原反應(yīng)規(guī)律。

（2）類(lèi)別觀：如鐵是一種比較活潑的過(guò)渡金屬，氧化亞鐵、氧化鐵為堿性氧化物，氫氧化亞鐵、氫氧化鐵為不溶性弱堿，氯化鐵為強(qiáng)酸弱堿鹽，由此去分析理解它們各自所具有的性質(zhì)。

（3）鐵元素的原子在化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)遇弱氧化劑（如S、H＋、Cu2＋、I2等）時(shí)，生成＋2價(jià)鐵的化合物，當(dāng)遇到強(qiáng)氧化劑（如Cl2、Br2、HNO3等）時(shí)，生成＋3價(jià)鐵的化合物。

（4）Fe2＋具有氧化性和還原性，但主要表現(xiàn)還原性；Fe3＋具有氧化性，與S2－、I－、S等能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

（5）Fe3＋是典型的弱堿陽(yáng)離子，與C、［Al（OH）4］－等在溶液中發(fā)生雙水解，不能夠共存。

（6）亞鐵鹽、鐵鹽的存放方法：亞鐵鹽溶液——加入少量鐵屑以防止Fe2＋被氧化；鐵鹽溶液——加入少量相應(yīng)的酸溶液以防止Fe3＋水解。

2．Fe2＋和Fe3＋的檢驗(yàn)

__檢驗(yàn)方法_______亞鐵鹽（Fe2＋）鐵鹽（Fe3＋）直接觀察顏色______________________________________________________淺綠色棕黃色氫氧化物沉淀的顏色滴加NaOH溶液，生成白色絮狀沉淀，該沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色滴加NaOH溶液，出現(xiàn)紅褐色沉淀KSCN溶液滴加KSCN溶液，無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴加新制氯水，溶液立即變紅色滴加KSCN溶液或NH4SCN溶液，溶液立即變?yōu)檠t色苯酚溶液____溶液不呈紫色___________溶液呈紫色溴水或高錳酸鉀褪色不褪色淀粉－碘化鉀試紙不變藍(lán)變藍(lán)

三、鐵及其化合物在高考中的考查形式

1．鐵及其化合物與原電池結(jié)合的考查

【例1】（2016北京，節(jié)選）用零價(jià)鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽（N）已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。

①作負(fù)極的物質(zhì)是________。

②正極的電極反應(yīng)式是___________________________。

2．鐵及其化學(xué)在離子方程式中的考查

【例2】（2014安徽）下列有關(guān)Fe2（SO4）3溶液的敘述正確的是（ ）

A．該溶液中，K＋、Fe2＋、C6H5OH、Br－可以大量共存

C．和Ba（OH）2溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe3＋＋

D．1L0．1mol／L該溶液和足量的Zn充分反應(yīng)，生成11．2g Fe

【解析】Fe3＋與C6H5OH發(fā)生顯紫色，A項(xiàng)錯(cuò)誤；離子方程式電荷不守恒，B項(xiàng)錯(cuò)誤；離子方程式中離子不符合化學(xué)式的配比，正確的離子方程式為，C項(xiàng)錯(cuò)誤；1L 0．1mol／L的該溶液中含有n（Fe3＋）＝1L×0．2mol／L＝0．2mol，利用原子守恒可知，加入足量鋅可置換出鐵的質(zhì)量為0．2mol×56g／mol＝11．2g，D項(xiàng)正確。

【答案】D

3．鐵及其化合物在化學(xué)計(jì)算中的考查

【例3】（2016上海）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(biāo)準(zhǔn)狀況下112mL Cl2，恰好將Fe2＋完全氧化。x值為（ ）

A．0．80 B．0．85

C．0．90 D．0．93

【解析】由題意，消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氯氣112mL，即0．005mol，根據(jù)電子守恒可知原氧化物中二價(jià)鐵元素為0．01mol，則根據(jù)正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和相等，可得x＝0．8，所以A正確。

【答案】A

4．鐵及其化合物在無(wú)機(jī)推斷中的考查

【例4】（2015浙江）某同學(xué)采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣（主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質(zhì)）制取七水合硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O），設(shè)計(jì)了如下流程：

下列說(shuō)法不正確的是（ ）

A．溶解燒渣選用足量硫酸，試劑X選用鐵粉

B．固體1中一定含有SiO2，控制pH是為了使Al3＋轉(zhuǎn)化為Al（OH）3，進(jìn)入固體2

C．從溶液2得到FeSO4·7H2O產(chǎn)品的過(guò)程中，須控制條件防止其氧化和分解

D．若改變方案，在溶液1中直接加NaOH至過(guò)量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到FeSO4·7H2O

【解析】工業(yè)流程除雜類(lèi)題目，流程設(shè)計(jì)意圖把Fe2O3、Al2O3轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，除去不溶物SiO2，硫酸不引入雜質(zhì)，加入鐵粉的目的是和足量的酸及生成的Fe3＋反應(yīng)，A正確；SiO2不溶于硫酸，所以固體1中有SiO2，控制pH是為了除去Al3＋，B正確；Fe2＋容易被氧化，所以得到產(chǎn)品的過(guò)程中，要防止其氧化和分解，C正確；由于溶液1中鐵以Fe3＋形式存在，加NaOH至過(guò)量，生成Fe（OH）3，最終只能夠得到Fe2（SO4）3，所以D錯(cuò)誤。

【答案】D

5．鐵及其化合物與熱化學(xué)方程式結(jié)合的考查

【例5】（2015四川，節(jié)選）FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3，F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。

2Fe（s）＋2C（s）＋3O2（g）2FeCO3（s） ΔH＝－1 480kJ／mol

FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是_____________________。

【解析】三個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①②③式，可由①＋4×②－2×③得到目標(biāo)方程式（g），根據(jù)蓋斯定律ΔH＝－1 648kJ／mol＋4×（－393kJ／mol）－2×（－1 480kJ／mol）＝－260 kJ／mol。

【答案】4FeCO3（s）＋O2（g）2Fe2O3（s）＋4CO2（g）ΔH＝－260kJ／mol

6．鐵及其化合物在水解平衡中的考查

【例6】（2015天津，節(jié)選）FeCl3具有凈水作用，但腐蝕設(shè)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(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（3）FeCl3在溶液中分三步水解：Fe3＋＋H2OFe（OH）2＋＋H＋K1

以上水解反應(yīng)的平衡常數(shù)K1、K2、K3由大到小的順序是_______________。

通過(guò)控制條件，以上水解產(chǎn)物聚合，生成聚合氧化鐵，離子方程式為欲使平衡正向移動(dòng)可采用的方法是________（填序號(hào)）。

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(zhuǎn)化為高濃度聚合氯化鐵的關(guān)鍵條件是_________________。

【解析】Fe3＋的水解分為三步，且水解程度逐漸減弱，所以水解平衡常數(shù)逐漸減小，所以K1＞K2＞K3；欲使平衡正向移動(dòng)，因?yàn)樗馐俏鼰岱磻?yīng)，降溫平衡逆向移動(dòng)，a錯(cuò)誤；加水稀釋?zhuān)胶庹蛞苿?dòng)，b正確；加入NH4Cl，增加了H＋濃度，平衡逆向移動(dòng)；加入NaHCO3降低H＋濃度，平衡正向移動(dòng)，d正確，答案選bd。從離子方程式可知，H＋離子濃度影響高濃度聚合氯化鐵的生成，所以關(guān)鍵步驟是調(diào)節(jié)溶液的pH。

【答案】（3）K1＞K2＞K3bd 調(diào)節(jié)溶液的pH

7．鐵及其化合物在方程式缺項(xiàng)配平中的考查

【答案】5 8H＋5 4H2O

8．鐵及其化合物在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的考查

【例8】（2015北京）在通風(fēng)櫥中進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：

步驟現(xiàn)象Fe表面產(chǎn)生大量無(wú)色氣泡，液面上方變?yōu)榧t棕色Fe表面產(chǎn)生少量紅棕色氣泡后，迅速停止Fe、Cu接觸后，其表面產(chǎn)生紅棕色氣泡

下列說(shuō)法中不正確的是（ ）

B．Ⅱ中的現(xiàn)象說(shuō)明Fe表面形成致密的氧化層，阻止Fe進(jìn)一步反應(yīng)

C．對(duì)比Ⅰ、Ⅱ中現(xiàn)象，說(shuō)明稀HNO3的氧化性強(qiáng)于濃HNO3

D．針對(duì)Ⅲ中現(xiàn)象，在Fe、Cu之間連接電流計(jì)，可判斷Fe是否被氧化

【解析】Ⅰ是鐵與稀硝酸反應(yīng)生成無(wú)色氣體NO，NO被空氣中氧氣氧化成紅棕色的NO2氣體，A正確；Ⅱ的現(xiàn)象是因?yàn)殍F發(fā)生了鈍化，鐵表面生成了致密的氧化物薄膜，阻止鐵進(jìn)一步反應(yīng)，B正確；由于Ⅱ中發(fā)生了鈍化，不能用來(lái)比較稀硝酸、濃硝酸氧化性強(qiáng)弱，物質(zhì)氧化性強(qiáng)弱可以通過(guò)得失電子能力大小來(lái)分析，C錯(cuò)誤；Ⅲ中鐵、銅都能與硝酸發(fā)生反應(yīng)，二者接觸，符合原電池構(gòu)成條件，可以通過(guò)在Fe、Cu之間連接電流計(jì)，判斷Fe是否被氧化，D正確。

【答案】C

（作者單位：安徽省碭山四中）