鐵及其化合物知識剖析及高考考查趨勢

安徽 尉言勛 李懷遠

鐵及其化合物知識剖析及高考考查趨勢

安徽 尉言勛 李懷遠

鐵及其化合物是元素及其化合物知識的高頻考點，由于鐵是可變價元素，相關化學反應較多，可以與氧化還原反應、物質的量、原電池等相關知識結合，在高考中占有重要地位，考試題型靈活多變，要想在此類試題的解答中拿高分，必須儲備鐵及其化合物的相關基礎知識和一定的解題技巧，下面就鐵及其化合物的主要內容結合近年高考真題做以下歸納總結，希望對同學們的復習備考有所幫助。

一、鐵及其化合物知識脈絡

二、鐵三角及鐵鹽（Fe3＋）和亞鐵鹽（Fe2＋）的檢驗

1．鐵三角

提示：

（1）價態觀：從鐵元素三種價態的相互轉化（鐵三角關系）去認識鐵及其化合物間的氧化還原反應規律。

（2）類別觀：如鐵是一種比較活潑的過渡金屬，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，氯化鐵為強酸弱堿鹽，由此去分析理解它們各自所具有的性質。

（3）鐵元素的原子在化學反應中，當遇弱氧化劑（如S、H＋、Cu2＋、I2等）時，生成＋2價鐵的化合物，當遇到強氧化劑（如Cl2、Br2、HNO3等）時，生成＋3價鐵的化合物。

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

（5）Fe3＋是典型的弱堿陽離子，與C、［Al（OH）4］－等在溶液中發生雙水解，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——加入少量相應的酸溶液以防止Fe3＋水解。

2．Fe2＋和Fe3＋的檢驗

__檢驗方法_______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，該沉淀迅速變為灰綠色，最后變為紅褐色滴加NaOH溶液，出現紅褐色沉淀KSCN溶液滴加KSCN溶液，無明顯現象，再滴加新制氯水，溶液立即變紅色滴加KSCN溶液或NH4SCN溶液，溶液立即變為血紅色苯酚溶液____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－碘化鉀試紙不變藍變藍

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合的考查

【例1】（2016北京，節選）用零價鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽（N）已成為環境修復研究的熱點之一。

①作負極的物質是________。

②正極的電極反應式是___________________________。

2．鐵及其化學在離子方程式中的考查

【例2】（2014安徽）下列有關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溶液反應的離子方程式：Fe3＋＋

D．1L0．1mol／L該溶液和足量的Zn充分反應，生成11．2g Fe

【解析】Fe3＋與C6H5OH發生顯紫色，A項錯誤；離子方程式電荷不守恒，B項錯誤；離子方程式中離子不符合化學式的配比，正確的離子方程式為，C項錯誤；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量為0．2mol×56g／mol＝11．2g，D項正確。

【答案】D

3．鐵及其化合物在化學計算中的考查

【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準狀況下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，消耗標準狀況下氯氣112mL，即0．005mol，根據電子守恒可知原氧化物中二價鐵元素為0．01mol，則根據正負化合價代數和相等，可得x＝0．8，所以A正確。

【答案】A

4．鐵及其化合物在無機推斷中的考查

【例4】（2015浙江）某同學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）制取七水合硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O），設計了如下流程：

下列說法不正確的是（ ）

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＋轉化為Al（OH）3，進入固體2

C．從溶液2得到FeSO4·7H2O產品的過程中，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至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經結晶分離也可得到FeSO4·7H2O

【解析】工業流程除雜類題目，流程設計意圖把Fe2O3、Al2O3轉化為硫酸鹽，除去不溶物SiO2，硫酸不引入雜質，加入鐵粉的目的是和足量的酸及生成的Fe3＋反應，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，所以得到產品的過程中，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至過量，生成Fe（OH）3，最終只能夠得到Fe2（SO4）3，所以D錯誤。

【答案】D

5．鐵及其化合物與熱化學方程式結合的考查

【例5】（2015四川，節選）FeSO4可轉化為FeCO3，FeCO3在空氣中加熱反應可制得鐵系氧化物材料。

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

FeCO3在空氣中加熱反應生成Fe2O3的熱化學方程式是_____________________。

【解析】三個熱化學方程式依次編號為①②③式，可由①＋4×②－2×③得到目標方程式（g），根據蓋斯定律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：

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

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

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

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_________________。

【解析】Fe3＋的水解分為三步，且水解程度逐漸減弱，所以水解平衡常數逐漸減小，所以K1＞K2＞K3；欲使平衡正向移動，因為水解是吸熱反應，降溫平衡逆向移動，a錯誤；加水稀釋，平衡正向移動，b正確；加入NH4Cl，增加了H＋濃度，平衡逆向移動；加入NaHCO3降低H＋濃度，平衡正向移動，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，所以關鍵步驟是調節溶液的pH。

【答案】（3）K1＞K2＞K3bd 調節溶液的pH

7．鐵及其化合物在方程式缺項配平中的考查

【答案】5 8H＋5 4H2O

8．鐵及其化合物在化學實驗中的考查

【例8】（2015北京）在通風櫥中進行下列實驗：

步驟現象Fe表面產生大量無色氣泡，液面上方變為紅棕色Fe表面產生少量紅棕色氣泡后，迅速停止Fe、Cu接觸后，其表面產生紅棕色氣泡

下列說法中不正確的是（ ）

B．Ⅱ中的現象說明Fe表面形成致密的氧化層，阻止Fe進一步反應

C．對比Ⅰ、Ⅱ中現象，說明稀HNO3的氧化性強于濃HNO3

D．針對Ⅲ中現象，在Fe、Cu之間連接電流計，可判斷Fe是否被氧化

【解析】Ⅰ是鐵與稀硝酸反應生成無色氣體NO，NO被空氣中氧氣氧化成紅棕色的NO2氣體，A正確；Ⅱ的現象是因為鐵發生了鈍化，鐵表面生成了致密的氧化物薄膜，阻止鐵進一步反應，B正確；由于Ⅱ中發生了鈍化，不能用來比較稀硝酸、濃硝酸氧化性強弱，物質氧化性強弱可以通過得失電子能力大小來分析，C錯誤；Ⅲ中鐵、銅都能與硝酸發生反應，二者接觸，符合原電池構成條件，可以通過在Fe、Cu之間連接電流計，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）