化学自习室移动版

1.考查与Fe²⁺、Fe³⁺有关的离子共存问题

例1．（2005年广东高考化学试题）下列各组离子一定能大量共存的是（  ）

A．在含大量Fe³⁺的溶液中   NH₄⁺、Na⁺、Cl^－、SCN^－       

B．在强碱性溶液中  Na⁺、K⁺、AlO₂^－、CO₃^2－

C．在c(H⁺)=10^－13mol·L^－1的溶液中  NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2－ 、NO₃^－

D．在PH=1的溶液中  K⁺、Fe²⁺、Cl^－、NO₃^－

解析：A项Fe³⁺与SCN^－发生络合反应而不能大量共存；C项溶液中PH=13，显碱性，OH^－与NH₄⁺、Al³⁺不能共存；D项溶液中H⁺、NO₃^－、Fe²⁺会发生氧化还原反应而不能大量共存。答案为B项。

2.考查与铁及其化合物有关的离子方程式的书写

例2．（选自04、05年高考试题）下列离子方程式书写正确的是（  ）

    A．向溴化亚铁溶液中通入过量氯气

Fe²⁺+2Br^-+2CI₂==Fe³⁺ + Br₂+ 4CI^－

B．三氯化铁溶液跟过量氨水反应 

Fe³⁺+3NH₃•H₂O == Fe(OH)₃↓+3NH₄⁺

    C．硫化亚铁与盐酸反应 

S^2－+2H⁺==H₂S↑

    D．氯化亚铁溶液中通入少量氯气

CI₂+ Fe²⁺==Fe³⁺ +2CI^－

解析：A、D项电荷不守恒；C项FeS为难溶物，不能拆开写成离子形式。答案为B项。

3．综合考查铁及其化合物的性质

例3．（2005年全国高考理综试题•云南、陕西等省市卷）A、B两种固体，都由甲、乙两种元素组成。在A、B中，甲、乙两种元素的原子个数比分别为1：1和1：2，高温煅烧A、B时，产物都是C（固体）和D（气体）。由D可制得E（酸）。E和另一种酸组成的混合酸跟甲苯反应可生成三硝基甲苯。C与E的稀溶液反应得到溶液F，往F溶液中加入氢氧化钠溶液，有红褐色沉淀生成，该沉淀经灼烧后转变成C。往F溶液中加入甲元素的单质得到溶液G。试根据以上信息填写下列空白：

⑴ A的化学式（分子式）是         。

⑵ B煅烧生成C和D的化学方程式是                                   ；

甲元素的单质与F溶液反应的离子方程式是                           。

⑶ 往G溶液中加入NaOH溶液发生的现象是                            。

解析：由C(固体)          F             红褐色沉淀       C，可知C为Fe₂O₃，这样A、B中均含有Fe元素，另一元素为非金属元素。再结合A、B中两元素原子个数比很容易推出A为FeS，B为FeS₂。

答案：⑴ FeS  ⑵ 4FeS₂+110₂     2Fe₂O₃+8SO₂  2Fe³⁺+Fe  3Fe²⁺    ⑶ 生成的沉淀由白色变成灰绿色最终变成红褐色

4．与其他元素化合物相结合考查计算能力

例4．（2004年全国高考理综试题• 云南、湖南等省市卷）粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe₂O₃组成的混合物。进行如下实验：①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L^－1盐酸中，得溶液C；③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出 l.12 L（标况）气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。

请填空：

⑴ ①中引发铝热反应的实验操作是____________，产物中的单质B是_______。

⑵ ②中所发生的各反应的化学方程式是_______________________。

⑶ ③中所发生的各反应的离子方程式是______________________。

⑷ 若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c（Mg²⁺）为_____， c（Fe²⁺）为_____。

解析：

⑴ 引发铝热反应的实验操作：加少量KClO₃，插上Mg条并将其点燃（Mg燃烧放出的热使氧化剂KClO₃分解产生氧气，氧气燃烧继续提供较高温度使反应发生）。试样A进行铝热反应时，反应为2Al+Fe₂O₃ === 2Fe＋Al₂O₃（因Mg比Al活泼，Al不与 MgO反应），生成单质B为Fe。

⑵ MgO和Fe₂O₃都能与盐酸反应，化学方程式为Fe₂O₃＋6HCl==2FeCl₃＋3H₂O、MgO＋2HCl==MgCl₂＋H₂O。

⑶ B（Fe）与C溶液反应时，因产生H₂且反应后溶液中无Fe³⁺，则C为FeCl₃、MgCl₂、HCl的混合液，Fe还原Fe³⁺并与HCI反应置换出H₂，溶液D为FeCl₂、MgCl₂的混合液，离子方程式为Fe＋2H⁺==Fe²⁺＋H₂↑、Fe＋2Fe³⁺==3Fe²⁺。

⑷ n(MgO)=n(Fe₂O₃)=xmol，有40x+160x=20，x=0.1mol，则c(Mg²⁺) =0.1mol/0.15L=0.67mol·L^－1。由实验②③④知，最终溶液的溶质是FeCl₂和MgCl₂，据电荷守恒有2×n(Mg²⁺)+2×n(Fe²⁺)=1×n(Cl^－)，又n(Mg²⁺) =0.1mol，n(Cl^－)=n(HCl )=6.0 mol·L^－1×0.15 L =0.9mol，则n(Fe²⁺)=（0.9mol-0.2mol）/2=0.35mol，故c(Fe²⁺)=0.35mol/0.15L= 2.3mol·L^－1。

5．以无水FeSO₄制备为载体考查推理能力

例5．（2004年全国高考理综试题•甘肃、宁夏等省区卷）下图表示某种盐的制备步骤：

已知：水合盐B含有45.3%的水；无水盐C焙烧分解，放出两种无色刺激性气体E和F，并生成红棕色固体D。请写出物质的化学式或名称：

A．   ，B．   ，C．   ，D．   ，E．   ，F．   。

解析：本题的突破口在于无水盐C焙烧产物的物理性质，即由“红棕色固体”和“两种无色刺激性气体”可推断D可能是Fe₂O₃，E、F可能是SO₂和SO₃。结合框图中B→C是无氧环境（N₂保护）,可推断C可能是FeSO₄，所以A可能是Fe，那么B就是含结晶水的FeSO₄，通过B含有45.3%的水可计算出其中含有7个结晶水。将推断出的A→F的可能物质带入框图及已知条件检验，可发现这种推断是正确的。故A为Fe，B为FeSO₄·7H₂O，C为FeSO₄ ，D为Fe₂O₃，E为SO₂，F为SO₃或E为SO₃，F为SO₂。

6．以铁与水反应、FeCl₃·6H₂O晶体制备为载体考查实验能力

例6．（2005年北京高考理综试题）某校化学小组学生利用下图所列装置进行“铁与水反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl₃·6H₂O晶体。（图中夹持及尾气处理装置均已略去）

⑴ 装置B中发生反应的化学方程式是                  。

⑵ 装置E中的现象是                          。

⑶ 停止反应，待B管冷却后，取其中的固体，加入过量稀盐酸充分反应，过滤。简述检验滤液中Fe³⁺的操作方法：                       。

⑷ 该小组学生利用上述滤液制取FeCl₃·6H₂O晶体，设计流程如下：

①步骤I中通入Cl₂的作用是                                。

②步骤II从FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃·6H₂O晶体的主要操作包括：           。

③该流程中需保持盐酸过量，主要原因是（结合离子方程式简要说明）      。

解析：

⑴ 装置B中发生反应的化学方程式为3Fe+4H₂O(g)     Fe₃O₄+4H₂。

⑵ E中H₂置换出CuO(黑色)中的Cu(红色)，同时生成H₂O，现象为黑色固体变为红色，右端管壁有水珠。

⑶ B管中固体主要是Fe₃O₄，其中也可能含有少量未反应完的铁粉。Fe₃O₄与稀盐酸反应的方程式为Fe₃O₄+8HCI==FeCI₂+2FeCI₃+4H₂O。要检验滤液中是否含有Fe³⁺，可取少量滤液，滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色。

⑷ ① 步骤I中通入Cl₂的作用是将滤液中含有的Fe²⁺氧化成Fe³⁺。② 步骤II的主要操作包括加热浓缩、冷却结晶、过滤。③ 该流程中需保持盐酸过量，主要是FeCI₃会发生水解反应，即 3Fe³⁺+3H₂O  Fe(OH)₃+3H⁺，过量盐酸能抑制FeCl₃的水解。

7．以Fe(OH)₂制备为载体考查实验创新能力 

例7．（2003年全国高考理综试题• 新课程卷）用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)₂沉淀。

方法一：用不含Fe³⁺的FeSO₄溶液与用不含O₂的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。

⑴ 用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO₄溶液时还需加入           。

⑵ 除去蒸馏水中溶解的O₂常采用       的方法。

⑶ 生成白色Fe(OH)₂沉淀的操作是用长滴管吸取不含O₂的NaOH溶液，插入FeSO₄溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是                    。

方法二：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H₂SO₄等试剂制备。

⑴ 在试管Ⅰ里加入的试剂是            。

⑵ 在试管Ⅱ里加入的试剂是            。

⑶ 为了制得白色Fe(OH)₂沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是                       。

⑷ 这样生成的Fe(OH)₂沉淀能较长时间保持白色，其理由是              。

解析：

方法一：⑴由于水溶液中Fe²⁺易被氧化和水解，配制时需加铁屑和稀硫酸。⑵由于气体的溶解度是随温度的升高而降低的，可通过煮沸蒸馏水的方法来使蒸馏水中的O₂逸 出。 ⑶通过该操作能避免生成的Fe(OH)₂沉淀与O₂接触而被氧化，以便于能长时间地观察到 Fe(OH)₂的颜色。

方法二：观察题给装置，试管Ⅱ是开口式，无法用产生的气体将试液压入试管Ⅰ中，所以制取FeSO₄应放在试管Ⅰ中，而在试管Ⅱ中盛 NaOH 溶液。在制取 Fe(OH)₂之前必须要创造一个无氧的环境。排出O₂的方法是先将止水夹打开使 Fe 与稀H₂SO₄反应，让产生的H₂将装置中的O₂和溶液中的溶解氧赶出。然后再通过检验排出的H₂的纯度来确定O₂是否排净。当排出的 H₂己纯净后，将止水夹关闭，生成的FeSO₄溶液会被H₂的气压压入试管Ⅱ与不含氧的 NaOH 溶液反应生成白色絮状的Fe(OH)₂。由于整个装置中都充满了H₂，可避免Fe(OH)₂与O₂的接触，使得Fe(OH)₂能保持较长时间。

答案：

方法一 ：⑴ 稀H₂SO₄和铁屑  ⑵ 煮沸   ⑶避免生成的Fe(OH)₂沉淀接触O₂

方法二 ：⑴ 稀H₂SO₄、铁屑  ⑵ NaOH溶液  ⑶检验试管Ⅱ出口处排出的H₂的纯度，当排出的 H₂纯净时，再夹紧止水夹  ⑷ 试管Ⅰ中反应生成的H₂充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入