『鐵』見高考

■河南許昌市建安區(qū)第一高級中學(xué) 周曉燕

鐵作為變價(jià)金屬元素,承擔(dān)著幫助同學(xué)們初建“價(jià)類二維觀”的重任。Fe2+、Fe3+的性質(zhì)轉(zhuǎn)化和檢驗(yàn)是歷年高考的熱點(diǎn),多以工藝流程題和實(shí)驗(yàn)題的形式呈現(xiàn)。下面我們就以歷年高考真題為例,總結(jié)規(guī)律,構(gòu)建思維模型,養(yǎng)成規(guī)范答題的習(xí)慣。

一、Fe2+、Fe3+的性質(zhì)轉(zhuǎn)化

根據(jù)鐵元素的價(jià)類二維圖(見圖1)分析,Fe2+處于鐵元素的中間價(jià)態(tài),既有氧化性,又有還原性。在中學(xué)階段接觸Fe2+的氧化還原反應(yīng)中其主要表現(xiàn)還原性,遇強(qiáng)氧化劑 H2O2、Cl2、Br2等均表現(xiàn)為還原性。Fe3+處于鐵的高價(jià)態(tài),遇S2-、I-、Fe等均表現(xiàn)為 氧化性。

圖1

基礎(chǔ)過關(guān)練習(xí)：(1)FeCl3溶液可腐蝕銅以制作印刷線路板,則該反應(yīng)的離子方程式為_____。

(2)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液,溶液變成棕黃色,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____。

答案：(1)2Fe3++Cu＝＝Cu2++2Fe2+

(2)2Fe2++H2O2+2H+＝＝2Fe3++2H2O

能力提升示例：高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料,工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦(還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備,工藝流程如下所示。

相關(guān)金屬離子[c0(Mn+1)=0.1 mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH 范圍如表1所示。

表1

回答下列問題:

(1)“氧化”中添加適量的MnO2的作用是____。

(2)“調(diào)pH”除鐵和鋁,溶液的pH 范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為_____～6之間。

解析：①快看題干(弄清原料和目的并標(biāo)記),本題的目的為制備MnSO4,則原料中Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si 等元素均為雜質(zhì)。②粗看流程(不必把每一步都看懂)。③細(xì)看問題[結(jié)合問題(1),鎖定“氧化”這一步,分析所提供元素中常見的變價(jià)元素及表格中所提供離子知Fe2+被MnO2氧化]。④規(guī)范作答,“氧化”中添加適量的MnO2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+。“調(diào)pH”除鐵和鋁,目的是除去Fe3+、Al3+,需pH≥4.7;綜合考慮,溶液的pH 范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為4.7～6之間。

答案：(1)將Fe2+氧化為Fe3+(2)4.7

點(diǎn)睛：工藝流程題涉及鐵以雜質(zhì)形式呈現(xiàn)時(shí),可建立如下思維模型:先將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,再調(diào)節(jié)pH,將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3除去。

二、Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)方法

1.特征反應(yīng)。

2.氧化還原反應(yīng)。

Fe3+:淀粉-KI試紙(變藍(lán))。

Fe2+:KMnO4(H+)紫色褪去。

3.沉淀法。

基礎(chǔ)過關(guān)練習(xí)：(1)(判斷正誤)向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液顯紅色。( )

(2)向某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,則說明溶液中含_____。

答案：錯(cuò)誤 Fe2+

能力提升示例：實(shí)驗(yàn)前需要對鐵電極表面活化。在FeSO4溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液,將鐵電極浸泡一段時(shí)間,鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗(yàn)活化反應(yīng)完成的方法是____。

解析：鐵電極表面被Fe2(SO4)3溶液活化,即發(fā)生反應(yīng)活化反應(yīng)完成即Fe2(SO4)3反應(yīng)完全,所以只需要檢驗(yàn)該溶液中不含F(xiàn)e2(SO4)3即可。

答案：取活化后溶液少許于試管中,加入KSCN 溶液,若溶液未變血紅色,則證明活化反應(yīng)已完成

同學(xué)們在答題時(shí)易因試劑選擇不合理、溶液顏色判斷錯(cuò)誤、答題不完整等而扣分,故同學(xué)們在熟記上述離子檢驗(yàn)方法的同時(shí),建構(gòu)模型:取適量/少量……,加……試劑,若出現(xiàn)……現(xiàn)象,則說明……。據(jù)此養(yǎng)成規(guī)范答題習(xí)慣。