策略13 铁方面xx的解题方法与技巧
金点子:
铁是中学化学中的重要变价元素。在高考中有关铁方面的xx主要类型有:性质分析、实验原理与操作分析、有关铁方面的计算等。
1.性质分析xx的解题方法
此类xx要求考生从铁及其化合物的反应方面去分析xx内容。特别是铁的变价问题。
2.实验原理与操作xx的解题方法
此类xx要求考生从实验目的、实验原理、实验操作、实验注意点等方面对实验内容作较为详实的分析。主要有铁的性质实验、铁的制取实验、Fe(OH)2制取实验等。
3.有关铁方面的计算xx的解题方法
此类xx可采用方程式分析或将方程式合并后统一分析求解。在解题时尽可能利用守恒法求解。
经典题:
例题1 :(1993年全国高考)
.a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg5种金属中的一种。已知:(1)a、c均能与稀硫酸反应放出气体;(2)b与d的硝酸盐反应, 置换出单质d;(3)c与强碱反应放出气体;(4)c、e在冷浓硫酸中发生钝化。由此可判断a、b、c、d、e依次为
A.Fe
C.Mg
方法: 寻找突破囗,并从突破囗推出其它金属。
捷径:
以c、e金属钝化为突破口,由(1)(3)(4)知c为Al,再由(4)知e为Fe。有上述结果和(1)知a为Mg,{zh1}由(2)知b为Cu、d为Ag。解此题的关键是确定c,然后很容易判断出e、a。得答案为C。
总结:判断出c为Al,e为Fe,就可舍去选项A、B,由(2)确定b和d的活泼性。这样判断可简捷些。
例题2 :(1995年上海高考)等质量的铜片,在酒精灯上加热后,分别插入下列溶液中,放置片刻,铜片质量增加的是
(
A.硝酸
方法:从反应过程进行分析。
捷径:当铜片在酒精灯上加热后,表面生成氧化铜,造成铜片质量增加。当该铜片插入硝酸中,表面的氧化铜及未被氧化的铜均能被硝酸溶解。插入无水乙醇中发生反应CH3CH2OH+CuO
CH3CHO+Cu+H2O,铜片又恢复到原来的质量。若插入盐酸中,表面的CuO溶于盐酸中,质量减少。只有插入石灰水中,铜片不发生反应,表面的氧化铜仍附着在铜片上,质量增加。以此得答案为C。
总结:在插入溶液之前,Cu片质量就己增加。部分考生未能理解这一点而造成错选。
例题3
:(1998年上海高考)下列反应,其产物的颜色按红、红褐、淡黄、蓝色顺序排列的是
①金属钠在纯氧中燃烧
A.②③①④
方法:从反应后物质的颜色比较获得结果。
捷径:钠在纯氧中燃烧生成淡黄色的Na2O2,FeSO4溶液中加入NaOH最终生成红褐色的Fe(OH)3,Fe3+与SCN—生成红色的Fe(SCN)2+,医用酒精是75%的酒精溶液,无水CuSO4与水形成蓝色硫酸铜溶液。故知答案为B。
总结:中学化学课本中有关物质的颜色及固体与溶液的颜色作为识记内容,要牢牢记住。
例题 4
:(1996年上海高考)六价铬对人体有毒,含铬废水要经化学处理后才能排放,方法是用绿矾(FeSO4•7H2O)把废水中的六价铬还原为三价铬离子,再加入过量的石灰水,使铬离子转变为氢氧化铬Cr(OH)3沉淀.其主要反应的化学方程式如下:H2Cr2O7+6FeSO4+6H2SO4=3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+7H2O。
现用上法处理1×104 L含铬(+6价)78 mg/L的废水(Cr相对原子质量52),试回答:
(1)处理后,沉淀物中除Cr(OH)3外,还有
(2)需用绿矾多少千克?
方法:过程分析及方程式分析。
捷径:.(1)
H2Cr2O7与FeSO4发生氧化还原反应生成Cr3+及Fe3+。再加入Ca(OH)2后Cr3+、Fe3+均转化为Cr(OH)3、Fe(OH)3。Ca2+又与大量的SO42—形成CaSO4沉淀。因此处理后,
沉淀物中除Cr(OH)3外, 还有Fe(OH)3 和 CaSO4 。
(2) 废水中含铬的物质的量为:n ( Cr ) = =15mol
需绿矾的质量为: m (FeSO4•7H2O) = 278g/mol×15mol×3 = 12510g = 12.51kg
。
总结:H2Cr2O7中有两个六价铬。部分考生未考虑两个,而出现FeSO4•7H2O的物质的量为H2Cr2O7的六倍的错误。
例题 5 :(1991年三南高考)金属锡(Sn)的纯度可以通过下述方法分析:
将试样溶于盐酸, 反应的化学方程式为:Sn+2HCl=SnCl2+H2↑,再加入过量FeCl3溶液,
发生如下反应:SnCl2+2FeCl3=SnCl4+2FeCl2
,{zh1}用已知浓度的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+离子,反应的化学方程式为:6FeCl2+K2Cr2O7+14HCl=6FeCl3+2KCl+2CrCl3+7H2O。
现有金属锡试样0.613g,经上述各步反应后,
共用去0.100mol/LK2Cr2O7溶液16.0mL。求试样中锡的百分含量(假定杂质不参加反应)。
方法:根据反应方程式分析计算。
捷径:反应中消耗的K2Cr2O7的物质的量为0.100mol/L×0.0160L=1.60×10-3 mol。
根据反应有FeCl2物质的量=6×K2Cr2O7物质的量=2×SnCl2物质的量, 得:
Sn的质量为:4.8×10-3 mol×119g/mol = 0.571g
总结:此题也可应用反应关系,通过一步进行计算。
金钥匙:
例题1
:为了除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,可在加热搅拌的条件下加入一种试剂,过滤后,再加入适量的盐酸,这种试剂是
A.NH3•H2O
方法:从提高pH使Fe3+水解,又不引入新的杂质去分析选项。
捷径:要除去溶液中的Fe3+,现分析溶液中的离子组成为Mg2+、Cl—、Fe3+、H+。首先应考虑除杂质时,不能引入新的杂质。当加入NH3•H2O、NaOH、MgSO4时,分别引入了NH4+、Na+、SO42—,故不符合题意,这样用排除法即可选出答案D。那么为什么加入MgCO3可除去Fe3+呢?MgCO3与Fe3+间并没有反应发生,而是利用了Fe3+的水解,即Fe3++3H2O
总结:常有同学会误选A、B两选项,原因是忽略了除杂质的前提是不能引入新杂质。
例题2 :下列铁的化合物中含铁量{zg}的是(
A.Fe2O3
方法:选项中铁的化合物化学式各不相同,为了便于比较,可将化学式中的铁离子设为一,并将化学式改写成FeOx的形式,然后进行比较。
捷径:分析各物质化学式中的原子个数比,A选项 Fe:O = 2:3,B选项
Fe:O=3:4,
总结:通过一价转换,避免了过分复杂的计算,使得解题变得方便,一目了然。
例题3
在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100mL2mol/L的盐酸,恰好使混合物xx溶解,并放出448mL气体(标准状况),此时溶液中无Fe3+离子。则下列判断正确的是(不考虑盐类水解引起的离子浓度的改变)
A.
B.
C.
D.混合物里,Fe2O3的物质的量无法确定,但Fe比FeO的物质的量多
方法:方程式合并分析。
捷径: 本题涉及的反应有:①Fe+2HCl = FeCl2+H2↑,②FeO+2HCl =
FeCl2+H2O,③Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,④Fe +2FeCl3=3FeCl2
。合并③④反应得:⑤Fe+Fe2O3+6HCl =
3FeCl2+3H2O。从产生H2448mL知反应①消耗的HCl为0.04molHCl,又整个反应共消耗HCl0.2mol。反应②③共耗0.16molHCl,因反应②耗盐酸未知,故A选项错。因最终所得溶液为FeCl2溶液,故反应后所得溶液中的Fe2+离子与Cl—离子的物质的量之比为1︰2,B选项正确。从合并后的反应⑤知Fe比Fe2O3的物质的量多,C选项正确。又因Fe与FeO的物质的量无法确定,故D选项也错。所以答案为B、C。
总结:在相同条件下于同一容器中发生的“连续”反应可以相加,如本题:
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
2FeCl3+Fe=3FeCl2
例题4 :有铁粉、三氧化二铁和氧化铜组成的混合物,投入到110mL
4mol/L的盐酸中,充分作用后得很浅的绿色溶液,产生标准状况下的气体896mL,并留下固体1.28 g 。过滤并将滤液稀释到200
mL ,经测定其中含有过量盐酸为0.4 mol/L
。试求原混合物中三种物质的质量。
方法:分析该题,反应后溶液为浅绿色,证明溶液中无Cu2+,又盐酸过量,知留下的固体中无铁粉,以此可通过得失电子守恒和Cl-守恒列出两个方程求解。
捷径:根据题意,可把题中文字和数字的信息改组成如下框示信息:
Fe:xmol
Fe2O3:ymol
CuO:zmol
根据Cl—守恒,原盐酸中的Cl—的物质的量应等于生成物FeCl2中Cl—的物质的量与过量盐酸中的Cl—的物质的量之和,即:
(x+2y)×2 + 0.2 × 0.4 = 0.11 ×
4
又氧化剂
还原剂
根据氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数,得
2y + (1.28/64)×2 + (896/22400)× 2 =
2x