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1、尖子生培训小专题16 关注变价的铁铁是中学化学中的重要变价元素，铁在反应中的价态变化比较复杂，如遇到强氧化性的物质时，生成 +3 价产物，遇到弱氧化性物质时，生成 +2 价产物； 遇到足量的硝酸时，生成硝酸铁，少量硝酸时生成硝酸亚铁；铁与氧气在空气中会生成铁锈，铁在纯氧中燃烧， 会生成四氧化三铁，有 2 价有 3 价。还有铁的化合物，在一定条件下参加化学反应时也可能生成变价物质。下面以铁单质参加反应产生两种价态化合物、铁的化合物参加化学反应变价为例进行分析。典型问题1 铁单质参加反应产生两种价态化合物例 1 将含有 ngHNO3的稀溶液，跟mg 铁粉充分反应，铁全部溶解，生成气体NO，已知有n
2、/4gHNO3被还原，则nm 不可能是（）A31B32C41D 92 【思路】稀硝酸是强氧化剂，铁单质Fe(NO3)3, 硝酸被还原成一氧化氮。当HNO3与 Fe的量取不同值时，反应后溶液中的溶质会有所不同：如果硝酸过量， 铁单质只被氧化成Fe(NO3)3。如果 Fe 过量，由Fe(NO3)3有较强的氧化性，可以氧化Fe 单质产生Fe(NO3)2。如果 Fe 过量的不多，此时反应后溶液中的溶质应为Fe(NO3)2和 Fe(NO3)3，涉及到化学反应方程式为：4HNO3(稀)+Fe=Fe(NO3) 3+NO + 2H2O 2Fe(NO3) 3+Fe=3Fe(NO3)2【解析】（1）若硝酸足量，与
3、Fe 反应将 Fe氧化成 Fe3+，据电子守恒得：3m/56=3 n/（463） ，解之： n m=92。（2）若 Fe 过量时，又会发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，即氧化产物为Fe2+时，则： 3m/56=2n/（463） ，解之： nm=31。（3）若 Fe与稀 HNO3反应同时生成Fe2+和 Fe3+这一情况，即有：3 1nm92 【方法归纳】硝酸与铁反应时，若硝酸足量，则生成的是硝酸铁；若铁足量时，则生成的是硝酸亚铁。因此解答铁与硝酸反应的问题时用极值法和得失电子守恒法简便。典型问题2 铁的化合物参加化学反应变价例 2在铁与氧化铁的混合物15g 中，加入稀硫酸150mL ，在标
4、准状况下放出1.68L 氢气，同时铁和氧化铁均无剩余。向溶液中滴入NH4SCN 溶液，未见颜色变化。 为了中和过量的H2SO4，且使 Fe2+完全转化成Fe(OH)2， 共耗 3mol/L NaOH溶液 200mL ， 则原硫酸的物质的量浓度为（）A1.5 mol/LB2 mol/L C2.5 mol/LD3 mol/L 【思路】此题信息量大， 涉及反应多， 若直接求解， 烦琐费时。 若挖掘并利用隐含信息，会找到解题的捷径，题中隐含反应最终所得溶液为Na2SO4溶液。【解析】 B。加入 3mol/L NaOH 溶液 200mL 使 Fe2+完全转化成Fe(OH)2后溶液的溶质是硫酸钠。 n(S
5、O42)=1/2n(Na+)，故硫酸的浓度为n(H2SO4)=1/23200/150=2(mol/L) 【易错辨析 】解答本题关键，是正确利用硫酸钠中SO42、Na+比例关系。如果不注意领会，有的学生会根据Na2SO4的化学式直接得出n(SO42)=2n(Na+)这样的错误关系式，为避免犯下这样的错误，可用具体化的方法，如1mol Na2SO4中， n(Na+)=2mol ， n(SO 42)=1mol ，这样易得出2n(SO42)=n(Na+)的关系。自我检测 1 浅绿色的Fe(NO3)2溶液中存在着如下平衡：Fe2+2H2OFe(OH)2+2H+，若向此溶液中加入盐酸，则溶液的颜色（）A绿
6、色变深B变得更浅C变黄D不变2 测知由 Fe2(SO4)3和 FeSO4组成混合物中含硫a，则其含铁量应为（）A(100-4a) B(100-2a) C(100-a) D(100-3a) 3. 将铁和三氧化二铁的混合物2.72g，加入50mL1.6mol/L的盐酸中恰好完全反应，滴入KSCN 溶液后不显红色。若忽略化学反应中溶液体积变化，则在所得溶液中Fe2+离子的物质的量浓度为多少？4. 单 质 铁 溶 于 一 定 浓 度 的 硝 酸 中 ， 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 如 下 ：aFe+bNO3-+cH+=dFe2+fFe3+gNO +hN 2O+kH2O（计量数均为正整数），
7、请你运用已掌握的化学知识进行分析研究，得出下列规律（用等式表示）（1）c、g、h 的关系式是 _ 。（2）b、c、d、f 的关系式是 _ 。（3）d、f、 g、h 的关系式是 _ 。（4）若 a=12，铁和硝酸恰好完全反应，则b 的取值范围是_，c 的取值范围是_ 。答案 1.【解析】 C 加入盐酸后，溶液变为酸性，使NO3-具有强氧化性，能把Fe2+氧化成Fe3+，应选 C。2.【解析】 D 因为 m(S)=2m(O) ，在 Fe2(SO4)2和 FeSO4的组成中，隐含了氧的质量是硫质量的 2 倍，则含氧为2a，可选D。3. 【答案】 0.8mol/L 【解析】反应物恰好完全反应，溶液中溶
8、质是氯化亚铁，有关系式：Fe2+2Cl2HCl c（Fe2+）=1/2c（Cl）=1/21.6mol/L=0.8mol/L。4. 【答案】 (1) c=4g+10h (2) cb=2d+3f (3)2d+3f=3g+8h (4) 6b12 30c48。【解析】 (1)根据反应前后各元素的原子个数守恒，有：b=g+2h (氮元素守恒 ) ，c=2k (氢元素守恒 ) ，3b=g+h +k (氧元素守恒 )。由以上三个等式可以得出：c=4g+10h 。(2)给出的是一个离子方程式，根据电荷守恒 （阴阳离子所带电荷总数相等）有 cb=2d+3f 。(3)把(1)小问中的结论c=4g+10h和 b=g
9、+2h (氮元素守恒)代入 (2) 小问中的电荷守恒式cb=2d+3f 中，得出： 2d+3f=3g+8h 。(4)得失电子的关系式如下：Fe2e-Fe2+，Fe3e- Fe3+，HNO 3+3e-NO ， 2HNO 3+8e-N 2O12 24 12 36 3g g 8h h 用极端假设法来确定b、c 的取值范围：12molFe 完全反应时，当“FeFe2+、NO3N 2O”时消耗的NO3最少， 12mol 2=c 4，c=6mol ；当“ FeFe3+、NO3NO ”时消耗的NO3最多，12mol 3=c3，c=12mol ，故 6b12；因为 6b12 ，242d+3f36 （转移电子的取值范围），由电荷守恒式cb=2d+3f得 c=b+2d+3f ，这两个不等式相加得到，6+24b+2d+3f12+36 ，即30c48。
