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新高考模式下选修科目优质教学构建研究
发布时间:2014-11-13 00:00:00  发布人:王希俭
江苏省第九期教研课题——案例研究  
2013-9-28

铁、铜及其化合物的热点剖析
             江苏省苏州实验中学  王希俭  215011    
近几年高考涉及过渡元素,特别是有关铁、铜及其化合物的考题颇多,在各族元素中首屈一指。主要考查铁、铜,但以铁为主,其题型表现为:铁的性质、变价化合物间的转化、氧化还原滴定、铁离子和亚铁离子的水解、离子共存、生铁和钢的冶炼,铜和铜的化合物参与的反应。在化学实验、无机推断题、综合计算等成为考查的热点,特别是含铁、铜物质的颜色、反应条件作为推断题的突破口。
       1根据图中的实验现象及转化关系判断A、B、C、D、E、F、G各是什么物质写出①、②反应的离子方程式;③④反应的化学方程式。
       解析: 本题是通过图示表示出实验的过程和某些特殊现象, 要求学生根据有关基础知识进行推断回答问题。解题时要抓住变化过程中的特殊现象去分析、推断, 选准突破口。不一定是从前往后分析推断, 或是从后往前推断。本题的突破口为白色沉淀在空气中放置变为灰绿色沉淀继续放置变为红褐色沉淀。可知白色沉淀为Fe(OH)2, F为Fe(OH)3, H为Fe2(SO4)3溶液, C溶液中必含Fe2+, A可能为单质Fe或Fe的化合物。如果A为Fe则B为H2­依题意B + CuSO4®黑色沉淀D¯  ∴B不可能是H2, 按基础知识分析D为CuS, 所以B只能为H2S气体, A为FeS, 依据题意
B        +     H          ®    C         +         G
 (H2S)           Fe2(SO4)3              (含Fe2+的溶液)    ¯(淡黄色沉淀)                                                     这考查H2S还原性, 高铁盐溶液(Fe3+)氧化性两者之间发生氧化还原反应
       书写化学方程式    进一步确定B为H2S
       G为S, C为FeSO4。E + BaCl2®白色沉淀 + 溶液的焰色反应呈黄色
       可确定E为Na2SO4      ①②离子方程式不难写出为      ①
       ②为   ③化学方程式为
答案: A—FeS  B—H2S  C—FeSO4   D—CuS              E—Na2SO4   F—Fe(OH)3     G—S     
①              ②
       ③       ④
2已知硫化亚铁可溶于稀硫酸生成硫化氢。若取一定量铁粉和硫粉的混合物, 隔绝空气加热充分反应, 冷却后再加入足量稀硫酸, 产生2.24升气体(标准状况下), 则下列说法正确的是
       A.2.24升气体的质量肯定是3.4克              B.原混合物的质量不可能大于8.8克
       C. 原混合物加热后肯定生成0.1mol硫化亚铁      D.原混合物中一定含有5.6克铁
       解析: 本题涉及对元素化合物基础知识及关于反应物是否过量的综合分析应用能力考查, 有关化学反应为    Fe + S  FeS
如果硫粉过量不影响气体量。如Fe粉过量     
所以2.24升气体可能皆为H2S气, 可能为H2S气与H2气混合气。只有一定量铁粉和硫粉混合物加热充分反应两者均适量的特殊情况才能得出2.24升气体皆为H2S气气体质量为3.4g, 肯定生成0.1mol硫化亚铁, A、C均不正确。   依据关系式   
           
                     a + b = 0.1mol              a + b = 0.1mol                                   ∴D为正确答案
       若硫粉过量产生0.1mol气体为H2S    FeS  ~    H2
                                                               8.8g        0.1 mol
       原铁粉和硫粉总质量为8.8g + 余硫粉质量∴可能会大于8.8克∴B选项不正确。答: D
       3由单质A与化合物B两种粉末组成的混合物, 在一定条件下可按下图所示发生转化:
                
       请回答:
       (1)A的化学式                     ; B的化学式                      
       (2)反应①的化学方程式                                  (3)反应②的离子方程式                          
       (4)反应③的离子方程式                                  (5)反应④的离子方程式                          
       解析: 本题是通过图示表示实验过程及有关实验现象, 是对元素化合物知识进行综合测试。关键抓住特殊实验现象为突破口进行上串及下联不难解出有关答案。
       此题第一突破口    沉淀H 沉淀I 红褐色    可推知:       沉淀H为Fe(OH)2
       沉淀I为Fe(OH)3         溶液F 沉淀H     分析出    F为 FeCl2
                                          溶液G 沉淀I      分析出    G为FeCl3
                              单质D 溶液F   ∴单质D为Fe     
       溶液G 溶液F
       FeCl3               FeCl2
       题目(4)迎刃而解为     
       依据题意              固体B 溶液G        可知B为Fe­2O3
                                                          FeCl3
       解题第二突破口    溶液E 沉淀J 溶液K
       按学习重点基础知识, 可知沉淀J为Al(OH)3, 溶液E为NaAlO2依据题意
       沉淀J 固体C         单质A + 化合物B 固体C + 单质D
       Al(OH)3          Al2O3                                                     Al2O3      Fe
       这是敏感知识点铝热反应,       进一步得知:       A为Al    B为Fe2O3      其它各问不难解出      
答案: (1)A的化学式Al            B的化学式Fe2O3
              (2)2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3        (3)
              (4)               (5)
       4试设计一个方案, 在用廉价的原料和每种原料只用一次的条件下, 分三步从含有 的废液中, 把Fe3+转化为绿矾回收; 把Cu2+转化为Cu回收。各步反应应加入的原料依次是                                      各步反应的离子方程式是:    (1)                              
(2)                                                    (3)                                            
       解析: 这是一个将化学基础知识运用到实际生产中应用问题, 设计实施方案应用廉价的原料, 简单易行。依据题意应分涉实施。审题是关键①把Fe3+转化为绿矾回收, 即 ②把 。①与②共同完成选用铁原料     、 。
       加铁前必须将 分离切实可行的方法加碱使
, 廉价的碱为Ca(OH)2
       过滤后Fe(OH)3、Cu(OH)2又需转为盐溶液才能进行下一步反应, 此方案实施只能用稀硫酸              
答案: 加入原料依次是Ca(OH)2溶液, 稀H2SO4, 铁
       (1)      
       (2)       
       (3)                      
       5在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应, 可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性, 在空气中受撞击或受热时会燃烧, 所以俗称“引火铁”。请分别用图中示意的两套以仪器装置制取上述铁的氧化物和“引火铁”实验中必须使用普通铁粉和6摩 / 升盐酸, 其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)
                
       请填写下列空白:
       (1)实验进行时试管A中应加入的试剂是                 烧瓶B的作用是                                __烧瓶C的作用                                      在试管D中收集得到的是                                     
       (2)实验时U型管G中应加入的试剂是                           长颈漏斗H中应加入                
       (3)两套装置中, 在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)                         
       (4)试管E中发生反应的化学方程式是                                 
       (5)为了安全, 在E管中的反应发生前, 在F出口处必须                                   
       E管中的反应开始后, 在F出口处应                             
       解析: 本题运用学过的化学知识根据实验目的完成合理实验设计, 对学生多方面能力考查。
       ①看懂题后应根据典型实验装置为突破口(简易启普发生器装置制氢气)分析得知左图是制取铁的氧化物, 主要化学方程式       3Fe + 4H2O(气) Fe3O4 + 4H2(A中), 右图是制取“引火铁”, 主要化学方程式     Fe3O4 + 4H2 3Fe + 4H2O(E中)
       ②对右图分析应按氢气还原氧化铜基础实验知识来回答氢气还原铁的氧化物有关问题, 这是一个知识迁移过程, 是需灵活运用学过的知识解决实际问题。
       如题目中第(2)U型管中装入固体NaOH(或碱石灰)干燥H2长颈漏斗中加入6mol / L盐酸。题目中(5)在Fe3O4 + 4H2 3Fe + 4H2O发生反应前需先检验氢气的纯度, 反应开始后在F出口处应将尾气点燃, 这皆为确保安全。    题目中(3)需要加热的仪器中有E。
       ③对左图分析, 实验目的制取铁的氧化物, 应能敏捷地辨认出左图最后一部分是排水集气装置, 依据3Fe + 4H2O(气) Fe3O4 + 4H2可以回答题目中(1)D中收集到氢气, 也就不难得此反应应在试管A中进行, A中应加入的试剂普通铁粉, 烧瓶B必为产生水蒸气的装置, 自然得出题目(3)中应加热的仪器还有A、B。因为A为加热装置整套最后为排水集气装置, 如操作不当水易倒吸, 所以烧瓶C为安全瓶, 防止水倒吸A中引起试管炸裂, 这又是对实验基本操作考查。
答案:(1)普通铁粉、水蒸气发生器、防止水倒吸(安全瓶)、氢气   (2)固体NaOH(或碱石灰) 、6mol / L盐酸     (3)A、B、E   (4)Fe3O4 + 4H2 3Fe + 4H2O        (5)检验氢气的纯度 、点燃
614g铁粉全部溶于稀HNO3中,放出NO气体后,称得溶液的质量比稀HNO3增重8克,已知稀HNO3的体积为1L,设反应溶液的体积不变,求溶液中金属离子的物质的量浓度?
解析:金属单质与硝酸的氧化一还原反应是一类难度较大、综合性较强的题目。由于硝酸的浓度不同,其还有产物也不同。而铁与硝酸又有可能生成Fe2+或Fe3+两种不同价态的离子,所以审题一定要非常仔细。此题条件中已明确是稀HNO3,还有产物为NO,所以只需考虑铁元素的价态就可以了,当Fe与HNO3反应时,若HNO3足量则全部生成Fe3+;若Fe足量全部生成Fe2+,但很多题目往往是将要特别注意分析、判断。14g铁粉(即0.25mol)全部溶于稀HNO3中,但溶液质量只增加了8克,说明放出NO的质量为:14-8=6(g)(即0.2mol),通过NO的量即可求出与HNO3反应的铁的量:
Fe -   Fe3+   - NO
1
1
1
 
 
0.2mol
0.2mol
0.2mol
 
 
余下铁粉的量为:0.25-0.2=0.05mol。又可与生成的Fe3+反应:
2Fe3+ - Fe - 3Fe2+
2    1   3
0.1mol 0.05mol 0.15mol
最后溶液中余有Fe3+:0.2-0.1=0.1mol,则两种离子浓度分别为:
Fe2+的物质的量浓度:
Fe3+的物质的量浓度:
 


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