例析铁及其化合物在高考中的考查

◇ 湖北 周锦华

例析铁及其化合物在高考中的考查

◇ 湖北 周锦华

铁及其化合物是应用最多、最广泛的材料之一,也是历年高考的重点和热点之一,铁及其化合物知识结合实验基础知识与技能、化工流程题的除杂与提纯、工业制备及相关计算等题型,考查考生的实际应用能力、知识迁移能力和计算能力,具有一定灵活性和较好的区分度.

例1 (2016年上海卷)某铁的氧化物(FexO) 1.52g溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112mLCl2,恰好将Fe2＋完全氧化.x值为( ).

A 0.80; B 0.85;

C 0.90; D 0.93

本题以铁的化合物之间的转化考查了电子守恒、物质组成判断和计算能力.FexO中铁元素的化合价为＋2/x,被Cl2氧化为＋3价,由化合价升降总数相等可知,x＝0.80,答案为A.

例2 (2016年浙江卷,有删改)磁性材料A是由2种元素组成的化合物,某研究小组按如图1流程探究其组成:

图1

(1)A的组成元素为________(用元素符号表示),化学式为________.

(2)溶液C可溶解铜片,列举该反应的一个实际应用________.

(3)已知化合物A能与稀硫酸反应,生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标况下的密度为1.518g· L－1),该气体分子的电子式为________.写出该反应的离子方程式________.

(4)写出F→G反应的化学方程式________.设计实验方案探究溶液G中的主要微粒(不考虑H2O、H＋、K＋、I－)_______________.

请回答:

本题是一道综合考题,由框图提供信息,考查考生推断能力、元素及其化合物的知识及应用能力、计算判断和实验设计能力.(1)由图中信息可判断B是Fe2O3,C是FeCl3.化合物A在空气中充分煅烧产生无色气体,通入水中呈酸性,再加入I2,溶液变为无色,且酸性变强,可判断出E中含有S元素,则化合物A中含有硫元素,根据化合物B可计算出

故化合物A的化学式为Fe3S4.(2)溶液C中含有Fe3＋,已给出的信息是可溶解铜片,制作电线路板是常见的实际应用.(3)由气体标准状况下的密度,计算出该气体的摩尔质量为34g·mol－1,则可判断该气体为H2S,生成的淡黄色不溶物为S,有气体H2S产生,则铁元素以Fe2＋形式存在,可写出反应的离子方程式Fe3S4＋6H＋＝3H2S↑＋3Fe2＋＋S.(4)F→G反应的化学方程式为H2SO3＋I2＋H2O＝H2SO4＋2HI.设计实验方案探究溶液G中的主要微粒,题中己排除H2O、H＋、K＋、I－微粒,溶液为无色,排除I2的存在,剩下的主要微粒是SO24－和H2SO3,用试管取少量溶液G,加入过量BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则有SO24－,过滤后取滤液,滴加H2O2溶液,若再产生白色沉淀,则有H2SO3.

例3 (2016年新课标卷Ⅱ)某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质.回答下列问题:

(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1mol·L－1的溶液.在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是________.

(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2＋氧化.FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为________.

(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和l滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是________.

(4)丙组同学取10mL0.1mol·L－1KI溶液,加入6mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合.分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验:

①第1支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置,CCl4层呈紫色;

②第2支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;

③第3支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红.

实验②检验的离子是________(填离子符号);实验①和③说明:在I－过量的情况下,溶液中仍含有________(填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为________.

(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为________;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成,产生气泡的原因是________;生成沉淀的原因是________(用平衡移动原理解释).

本题以Fe2＋和Fe3＋、H2O2的性质为基础,考查了探究实验方案的设计与评价,涉及Fe2＋和Fe3＋的性质、离子的检验、H2O2的性质、盐类的水解等知识.(1)Fe2＋易被空气中的氧气氧化,在配制FeCl2溶液时加入少量铁粉,目的是防止Fe2＋被氧化.(2)由题中信息可知Fe2＋被Cl2氧化,可直接写出2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－.(3)甲组的实验确实不够严谨,因为在滴加氯水过程中未与空气隔绝,Fe2＋可被空气中的氧气氧化,需隔绝空气,故加煤油是隔绝空气(排除氧气对实验的影响).(4)考查Fe2＋、Fe3＋,Fe3＋常用滴加KSCN溶液来检验,Fe2＋常用向溶液中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液来检验,生成蓝色沉淀,则该溶液中含有Fe2＋(这一知识点在人教版中未学习,在新课标中学习过,可能部分地区的学生不知,当然还有其他方法).实验②检验的离子是Fe2＋,实验①和③说明:在I－过量的情况下,溶液中仍含有Fe3＋,由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应.(5)由题中给出的信息可以推断:H2O2在酸性条件下将Fe2＋氧化为Fe3＋,反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O.又加入几滴酸化的FeCl2溶液,则H2O2过量,一段时间后溶液中有气泡出现,生成的Fe3＋对H2O2分解起催化作用.用平衡移动原理解释生成Fe(OH)3沉淀的原因是H2O2分解反应放热,促进Fe3＋的水解平衡正向移动.

铁及其化合物在高考中考题形式多样,侧重点也不同,但只要掌握单质铁及其化合物的性质,特别是Fe2＋的还原性、Fe3＋的氧化性、两者的相互转化及检验原理和方法等相关基本知识,理解并掌握化学反应原理和基本实验知识及技能,培养实际解题技能和应用能力,在考试中就能成功应答.

(作者单位:湖北省武汉市第十四中学)