江苏高考化学复习铁和铁的化合物专题(三)

　　3.例题精讲

　　例1.把铜粉和过量的铁粉加入到热的浓硝酸中，充分反应后，溶液中大量存在的金属阳离子是 ( )

　　A.只有Fe2+ B.只有Fe3+ C.有Fe2+和Cu2+ D.有Fe3+和Cu2+

　　思路与解析：浓硝酸具有强氧化性，热的浓硝酸可将Fe和Cu分别氧化成Fe3+和Cu2+，过量的铁又与Fe2+和Cu2+反应生成Fe2+和Cu，所以充分后，溶液中大量存在的金属阳离子为Fe2+，故选A。

　　例2.将6g纯铁粉加入200mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中充分反应后得到200mL0.5mol/L的FeSO4溶液和5.2g固体，求：

　　(1)反应后生成铜多少克?

　　(2)加入铁粉前Fe2(SO4)3物质的量浓度。

　　[思路]：在Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中投入铁粉后，Fe3+和Cu2+均可与铁发生反应，但由于氧化性Fe3+>Cu2+，所以Fe应首先还原Fe3+，即首先发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，但不可以只发生此反应，原因有二：第一是若只发生此反应则说明铁粉较少，已完全反应无剩余，则不可能有5.2g不溶物;第二，若只发生此反应可依此反应计算出生成的FeSO4为(6g÷56g/mol)×3=0.32mol>0.1mol。通过以上分析，可以看出，Fe在把全部的Fe3+还原后，不发生了还原Cu2+的反应，此时的Fe是否有剩余呢?也就是余5.2g固体中肯定有Cu，是否含Fe呢?这就是此题的关键所在，需通过计算推导确定。

　　[解析]：发生反应的化学方程式为：

　　①Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 ②Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

　　两个反应共生成FeSO4为：0.2L×0.5mol/L=0.1mol

　　观察两个反应不难发现，若生成同样的FeSO4，②式消耗的铁更多。假设0.1molFeSO4全部为②式产生，则此时消耗的铁将达最大量为a。

　　Fe ～ FeSO4

　　1mol 1mol

　　a 0.1mol

　　a=0.1mol，即铁为5.6g，则5.2g固体中含Cu也含剩余的Fe，设原溶液的Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量分别为x和y。

　　Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

　　x x 3x y y y y

　　由题意得 3x+y=0.1mol

　　6g-56g/mol×(x+y)+64g/mol×y=5.2g

　　解得：x=0.02mol y=0.04mol

　　则生成铜：0.04mol×64g/mol=2.56g

　　原Fe2(SO4)3和物质的量浓度为0.02mol/0.2L=0.1mol/L

　　例3.mg 铁粉与一定量的HNO3在一定条件下充分反应,将生成的气体与标准状况nL氧气混合,恰好能被水完全吸收,m和n的关系是什么?

　　[思路]此题看起来,涉及的化学反应相当复杂,因HNO3的浓度和用量不同,生成Fe(NO3)3还是Fe(NO3)2不能确定,HNO3的还原产物是NO还是NO2也不能确定。所以消耗的氧气也无从下手求出.但是从始态和终态来看,HNO3的还原产物与氧气混合后,最终还是生成HNO3,这样消耗的氧气相当于把mg铁粉氧化成+2价或+3价化合物,用极端思考法很容易求出。

　　[解析]:假设HNO3为稀的,铁与HNO3反应后的价态是+2,

　　则有: 3 Fe +8 HNO3= 3 Fe(NO3)2 + 2 NO↑+ 4 H2O (1)

　　4NO +3O2 +2H2O=4HNO3 (2)

　　(1)×2 +(2)得：2Fe + O2 +4HNO3= 2Fe(NO3)2 +2H2O

　　可改写为 ：2Fe + O2 +4HNO3 = 2FeO + 4HNO3

　　即：2Fe + O2 =2FeO

　　同理可得 ：4Fe +3O2=2Fe2O3 问题便得以解决

　　即 ：当铁被氧化为+2价时，由电子得失守衡得：

　　m/56×2=n/22.4×4 n=0.2m

　　当铁被氧化为=+3价时，由电子得失守衡得：

　　m/56×3=n/22.4×4 n=0.3m

　　则m与n的关系是：0.2m≤n≤0.3m

　　[小结]此题在解题过程中，巧妙得使用了始态和终态，使复杂的问题简单化。氧化还原反应中，电子得失守衡的使用，避免了繁琐的计算，在应试中赢得了时间，思维训练方面堪称是一道好题。

　　例4.由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21：8，，则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是( )。

　　A.1：2：1 B. 2：1：1 C. 1：1：1 D. 1：1：3

　　[思路]：可用平均组成法来求解：

　　[解析]在混合物中Fe原子和氧原子物质的量之比为(21/56)：(8/16)=3：4，则混合物的平均组成为Fe3O4，在三种组合中Fe3O4则不必多考虑，应注意FeO和Fe2O3混合后也应符合Fe3O4，所以在混合物中它们的物质的量之比必需是1：1.故答案应选C、D。