吳凱明

(浙江省義烏中學(xué))

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(jià)和＋3 價(jià),可以形成＋2、＋3價(jià)化合物,還可形成＋2 價(jià)和＋3 價(jià)結(jié)合的化合物,鐵及其化合物是考試的熱點(diǎn)和難點(diǎn).

1 鐵在日常生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用考查

鐵的化學(xué)性質(zhì)較為活潑,鐵及其合金在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用.例如,鐵粉在食品包裝中常用作脫氧劑;航母甲板高強(qiáng)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(lái)水的消毒殺菌又可除去水中的懸浮雜質(zhì);用FeCl3溶液腐蝕銅板;FeSO4作補(bǔ)血?jiǎng)?

例1下列有關(guān)鐵及其化合物的說(shuō)法錯(cuò)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(yè)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(zhì)考查

鐵常見的化合價(jià)有＋2、＋3 價(jià).＋2 價(jià)的鐵主要體現(xiàn)還原性,同時(shí)兼有氧化性;＋3價(jià)的鐵主要體現(xiàn)氧化性,同時(shí)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(yàn);Fe3＋用KSCN 檢驗(yàn).

例2下列實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象和結(jié)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(diǎn)和熱點(diǎn).化工流程題中大多包括鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化.

例3煤化學(xué)鏈技術(shù)具有成本低、能耗低的CO2捕集特性.以鐵礦石(主要含鐵物質(zhì)為Fe2O3)為載氧體的煤化學(xué)鏈制氫工藝如圖1所示.測(cè)定反應(yīng)前后不同價(jià)態(tài)鐵的含量,對(duì)工藝優(yōu)化和運(yùn)行監(jiān)測(cè)具有重要意義.

圖1

(1)進(jìn)入燃燒反應(yīng)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(yīng)器中產(chǎn)生的H2O(g)和CO2,可進(jìn)行 CO2高純捕集和封存,其分離方法是_________.

(3)測(cè)定鐵礦石中全部鐵元素的含量.

ⅰ.配制鐵礦石待測(cè)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(biāo)準(zhǔn)液滴定可測(cè)定樣品中的全部鐵元素的含量.配制鐵礦石待測(cè)液時(shí)SnCl2溶液過(guò)量會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響,分析影響結(jié)果及其原因_________.

(4)測(cè)定燃燒反應(yīng)后產(chǎn)物中單質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)液,消耗K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)液VmL.已知K2Cr2O7被還原為Cr3＋,樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________.

(5)工藝中不同價(jià)態(tài)鐵元素的含量測(cè)定結(jié)果如圖2所示.

圖2

①制氫產(chǎn)物主要為Fe3O4,寫出蒸汽反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________.

②工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是________(填化學(xué)式).

(1)進(jìn)入燃燒反應(yīng)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(xué)反應(yīng)速率.

(2)分離燃燒反應(yīng)器中產(chǎn)生的H2O(g)和CO2,可進(jìn)行CO2高純捕集和封存,其分離方法是冷凝,因?yàn)榻?jīng)過(guò)冷凝后氣態(tài)水轉(zhuǎn)化為液態(tài)水.

(3)配制鐵礦石待測(cè)液時(shí)SnCl2溶液過(guò)量會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響,因?yàn)檫^(guò)量的SnCl2能與K2Cr2O7反應(yīng),導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果(鐵元素含量)偏高.

(4)已知K2Cr2O7被還原為Cr3＋,關(guān)系式為

樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量

(5)①制氫產(chǎn)物主要為Fe3O4,蒸汽反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

②根據(jù)分析可知,工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是H2O(g).

總之,鐵及其化合物在日常生活或工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用.由于存在可變化合價(jià),Fe2＋和Fe3＋的轉(zhuǎn)化及檢驗(yàn)成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)的熱點(diǎn),地殼中鐵的含量成為化工流程中的必考點(diǎn).不管是鐵的除雜還是鐵的化合物的制備,都是高考?？嫉闹R(shí)點(diǎn).

(完)