铁及其化合物知识剖析及高考考查趋势

安徽 尉言勋 李怀远

铁及其化合物知识剖析及高考考查趋势

安徽 尉言勋 李怀远

铁及其化合物是元素及其化合物知识的高频考点，由于铁是可变价元素，相关化学反应较多，可以与氧化还原反应、物质的量、原电池等相关知识结合，在高考中占有重要地位，考试题型灵活多变，要想在此类试题的解答中拿高分，必须储备铁及其化合物的相关基础知识和一定的解题技巧，下面就铁及其化合物的主要内容结合近年高考真题做以下归纳总结，希望对同学们的复习备考有所帮助。

一、铁及其化合物知识脉络

二、铁三角及铁盐（Fe3＋）和亚铁盐（Fe2＋）的检验

1．铁三角

提示：

（1）价态观：从铁元素三种价态的相互转化（铁三角关系）去认识铁及其化合物间的氧化还原反应规律。

（2）类别观：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有的性质。

（3）铁元素的原子在化学反应中，当遇弱氧化剂（如S、H＋、Cu2＋、I2等）时，生成＋2价铁的化合物，当遇到强氧化剂（如Cl2、Br2、HNO3等）时，生成＋3价铁的化合物。

（4）Fe2＋具有氧化性和还原性，但主要表现还原性；Fe3＋具有氧化性，与S2－、I－、S等能发生氧化还原反应。

（5）Fe3＋是典型的弱碱阳离子，与C、［Al（OH）4］－等在溶液中发生双水解，不能够共存。

（6）亚铁盐、铁盐的存放方法：亚铁盐溶液——加入少量铁屑以防止Fe2＋被氧化；铁盐溶液——加入少量相应的酸溶液以防止Fe3＋水解。

2．Fe2＋和Fe3＋的检验

__检验方法_______亚铁盐（Fe2＋）铁盐（Fe3＋）直接观察颜色______________________________________________________浅绿色棕黄色氢氧化物沉淀的颜色滴加NaOH溶液，生成白色絮状沉淀，该沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色滴加NaOH溶液，出现红褐色沉淀KSCN溶液滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加新制氯水，溶液立即变红色滴加KSCN溶液或NH4SCN溶液，溶液立即变为血红色苯酚溶液____溶液不呈紫色___________溶液呈紫色溴水或高锰酸钾褪色不褪色淀粉－碘化钾试纸不变蓝变蓝

三、铁及其化合物在高考中的考查形式

1．铁及其化合物与原电池结合的考查

【例1】（2016北京，节选）用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（N）已成为环境修复研究的热点之一。

①作负极的物质是________。

②正极的电极反应式是___________________________。

2．铁及其化学在离子方程式中的考查

【例2】（2014安徽）下列有关Fe2（SO4）3溶液的叙述正确的是（ ）

A．该溶液中，K＋、Fe2＋、C6H5OH、Br－可以大量共存

C．和Ba（OH）2溶液反应的离子方程式：Fe3＋＋

D．1L0．1mol／L该溶液和足量的Zn充分反应，生成11．2g Fe

【解析】Fe3＋与C6H5OH发生显紫色，A项错误；离子方程式电荷不守恒，B项错误；离子方程式中离子不符合化学式的配比，正确的离子方程式为，C项错误；1L 0．1mol／L的该溶液中含有n（Fe3＋）＝1L×0．2mol／L＝0．2mol，利用原子守恒可知，加入足量锌可置换出铁的质量为0．2mol×56g／mol＝11．2g，D项正确。

【答案】D

3．铁及其化合物在化学计算中的考查

【例3】（2016上海）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112mL Cl2，恰好将Fe2＋完全氧化。x值为（ ）

A．0．80 B．0．85

C．0．90 D．0．93

【解析】由题意，消耗标准状况下氯气112mL，即0．005mol，根据电子守恒可知原氧化物中二价铁元素为0．01mol，则根据正负化合价代数和相等，可得x＝0．8，所以A正确。

【答案】A

4．铁及其化合物在无机推断中的考查

【例4】（2015浙江）某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质）制取七水合硫酸亚铁（FeSO4·7H2O），设计了如下流程：

下列说法不正确的是（ ）

A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉

B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al（OH）3，进入固体2

C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解

D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O

【解析】工业流程除杂类题目，流程设计意图把Fe2O3、Al2O3转化为硫酸盐，除去不溶物SiO2，硫酸不引入杂质，加入铁粉的目的是和足量的酸及生成的Fe3＋反应，A正确；SiO2不溶于硫酸，所以固体1中有SiO2，控制pH是为了除去Al3＋，B正确；Fe2＋容易被氧化，所以得到产品的过程中，要防止其氧化和分解，C正确；由于溶液1中铁以Fe3＋形式存在，加NaOH至过量，生成Fe（OH）3，最终只能够得到Fe2（SO4）3，所以D错误。

【答案】D

5．铁及其化合物与热化学方程式结合的考查

【例5】（2015四川，节选）FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。

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

FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是_____________________。

【解析】三个热化学方程式依次编号为①②③式，可由①＋4×②－2×③得到目标方程式（g），根据盖斯定律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．铁及其化合物在水解平衡中的考查

【例6】（2015天津，节选）FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl3高效，且腐蚀性小。请回答下列问题：

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

以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是_______________。

通过控制条件，以上水解产物聚合，生成聚合氧化铁，离子方程式为欲使平衡正向移动可采用的方法是________（填序号）。

a．降温 b．加水稀释

c．加入NH4Cl d．加入NaHCO3

室温下，使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是_________________。

【解析】Fe3＋的水解分为三步，且水解程度逐渐减弱，所以水解平衡常数逐渐减小，所以K1＞K2＞K3；欲使平衡正向移动，因为水解是吸热反应，降温平衡逆向移动，a错误；加水稀释，平衡正向移动，b正确；加入NH4Cl，增加了H＋浓度，平衡逆向移动；加入NaHCO3降低H＋浓度，平衡正向移动，d正确，答案选bd。从离子方程式可知，H＋离子浓度影响高浓度聚合氯化铁的生成，所以关键步骤是调节溶液的pH。

【答案】（3）K1＞K2＞K3bd 调节溶液的pH

7．铁及其化合物在方程式缺项配平中的考查

【答案】5 8H＋5 4H2O

8．铁及其化合物在化学实验中的考查

【例8】（2015北京）在通风橱中进行下列实验：

步骤现象Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止Fe、Cu接触后，其表面产生红棕色气泡

下列说法中不正确的是（ ）

B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应

C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3

D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化

【解析】Ⅰ是铁与稀硝酸反应生成无色气体NO，NO被空气中氧气氧化成红棕色的NO2气体，A正确；Ⅱ的现象是因为铁发生了钝化，铁表面生成了致密的氧化物薄膜，阻止铁进一步反应，B正确；由于Ⅱ中发生了钝化，不能用来比较稀硝酸、浓硝酸氧化性强弱，物质氧化性强弱可以通过得失电子能力大小来分析，C错误；Ⅲ中铁、铜都能与硝酸发生反应，二者接触，符合原电池构成条件，可以通过在Fe、Cu之间连接电流计，判断Fe是否被氧化，D正确。

【答案】C

（作者单位：安徽省砀山四中）