鐵及其化合物考點剖析

吳凱明

(浙江省義烏中學)

鐵在地殼中的含量極其豐富,是人類最早使用的金屬之一.鐵元素有＋2 價和＋3 價,可以形成＋2、＋3價化合物,還可形成＋2 價和＋3 價結合的化合物,鐵及其化合物是考試的熱點和難點.

1 鐵在日常生產、生活中的應用考查

鐵的化學性質較為活潑,鐵及其合金在工農業生產中有廣泛的應用.例如,鐵粉在食品包裝中常用作脫氧劑;航母甲板高強度鋼材是一種鐵碳合金;氧化鐵用作油漆、涂料;四氧化三鐵用于制備激光打印墨粉;K2FeO4既可用于自來水的消毒殺菌又可除去水中的懸浮雜質;用FeCl3溶液腐蝕銅板;FeSO4作補血劑.

例1下列有關鐵及其化合物的說法錯誤的是( ).

A.生鐵比純鐵易生銹

B.不銹鋼是鐵合金,只含金屬元素

C.常溫下可以用鐵制或鋁制容器盛裝濃硫酸

D.稀土元素被稱為“冶金工業的維生素”,其加入鋼中后可增加鋼的韌性、抗氧化性

2 鐵的化合物的性質考查

鐵常見的化合價有＋2、＋3 價.＋2 價的鐵主要體現還原性,同時兼有氧化性;＋3價的鐵主要體現氧化性,同時兼有還原性(高中階段只考慮氧化性).Fe2＋通常用鐵氰化鉀或酸性KMnO4或KSCN 和氯水檢驗;Fe3＋用KSCN 檢驗.

例2下列實驗對應的現象和結論都正確的是( ).

3 化工流程題中鐵及其化合物的考查

鐵在自然界中廣泛存在,自然界的礦石中大多含有鐵,提煉鐵及其化合物成為考試的重點和熱點.化工流程題中大多包括鐵及其化合物的轉化.

例3煤化學鏈技術具有成本低、能耗低的CO2捕集特性.以鐵礦石(主要含鐵物質為Fe2O3)為載氧體的煤化學鏈制氫工藝如圖1所示.測定反應前后不同價態鐵的含量,對工藝優化和運行監測具有重要意義.

圖1

(1)進入燃燒反應器前,鐵礦石需要粉碎,煤需要烘干研磨,其目的是________.

(2)分離燃燒反應器中產生的H2O(g)和CO2,可進行 CO2高純捕集和封存,其分離方法是_________.

(3)測定鐵礦石中全部鐵元素的含量.

ⅰ.配制鐵礦石待測液:鐵礦石加酸溶解,向其中滴加氯化亞錫(SnCl2)溶液.

ⅱ.用重鉻酸鉀(K2Cr2O7)標準液滴定可測定樣品中的全部鐵元素的含量.配制鐵礦石待測液時SnCl2溶液過量會對測定結果產生影響,分析影響結果及其原因_________.

(4)測定燃燒反應后產物中單質鐵的含量:取ag樣品,用FeCl3溶液充分浸取(FeO 不溶于該溶液),向分離出的浸取液中滴加bmol·L—1K2Cr2O7標準液,消耗K2Cr2O7標準液VmL.已知K2Cr2O7被還原為Cr3＋,樣品中單質鐵的質量分數為_________.

(5)工藝中不同價態鐵元素的含量測定結果如圖2所示.

圖2

①制氫產物主要為Fe3O4,寫出蒸汽反應器中發生反應的化學方程式________.

②工藝中可循環使用的物質是________(填化學式).

(1)進入燃燒反應器前,鐵礦石需要粉碎,煤需要烘干研磨,其目的是增大接觸面積,提高化學反應速率.

(2)分離燃燒反應器中產生的H2O(g)和CO2,可進行CO2高純捕集和封存,其分離方法是冷凝,因為經過冷凝后氣態水轉化為液態水.

(3)配制鐵礦石待測液時SnCl2溶液過量會對測定結果產生影響,因為過量的SnCl2能與K2Cr2O7反應,導致測定結果(鐵元素含量)偏高.

(4)已知K2Cr2O7被還原為Cr3＋,關系式為

樣品中單質鐵的質量

(5)①制氫產物主要為Fe3O4,蒸汽反應器中發生反應的化學方程式為

②根據分析可知,工藝中可循環使用的物質是H2O(g).

總之,鐵及其化合物在日常生活或工業生產中有廣泛的應用.由于存在可變化合價,Fe2＋和Fe3＋的轉化及檢驗成為化學實驗的熱點,地殼中鐵的含量成為化工流程中的必考點.不管是鐵的除雜還是鐵的化合物的制備,都是高考常考的知識點.

(完)