張瑞

摘?要：在高考中，F(xiàn)e2+、Fe3+是多方面考查學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的重要落腳點.命題的角度多從性質(zhì)、轉(zhuǎn)化、制取、檢驗、分離、產(chǎn)率、含量測定為主，以選擇題或綜合題的形式考查，多以實驗探究、工業(yè)流程的形式與化學(xué)反應(yīng)原理知識相聯(lián)系進行考查.本文分類歸納高考中Fe2+、Fe3+的常見的命題方式，從而突破解題難點.

關(guān)鍵詞：膠體粒子;Fe2+、Fe3+的離子檢驗;控制pH值除雜;氧化還原計算;實驗綜合探究

在高考中，金屬元素及其化合物的考查以鈉、鎂、鋁、鐵、銅及其化合物為主，而Fe2+、Fe3+則是多方面考查學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的重要落腳點.命題的角度多從性質(zhì)、轉(zhuǎn)化、制取、檢驗、分離、產(chǎn)率、含量測定為主，以選擇題或綜合題的形式考查，多以實驗探究、工業(yè)流程的形式與化學(xué)反應(yīng)原理知識相聯(lián)系進行考查.然而對于大多數(shù)考生來說，無論是對于實驗探究，還是化工流程均是學(xué)生的難關(guān).Fe2+、Fe3+在高考中是從哪些方面考查，筆者從以下幾方面歸納.

1?NA的考查

【典型例題1】判斷正誤

（1）16.25 g FeCl3水解形成的Fe（OH）3膠體粒子數(shù)為0.1 NA（?）

（2）0.1molFe（OH）3膠體粒子中所含有的鐵原子數(shù)為0.1NA（?）

（3）僅含0.2molFeI2的溶液持續(xù)通Cl2，當(dāng)0.1molFe2+被氧化時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.1NA（?）

（4）常溫下，1L0.1mol.L-1FeCl3溶液與2L0.05mol.L-1FeCl3所含F(xiàn)e3+數(shù)目相同（??）

（5）在100ml0.1mol.L-1FeCl3溶液中，陰陽離子總數(shù)大于0.4NA（?）

解析?（1）16.25 g FeCl3為0.1mol，但是水解是可逆反應(yīng)，不能進行到底.所以膠體粒子數(shù)小于0.1 NA，所以選項錯誤.

（2）Fe（OH）3膠體粒子是多個Fe（OH）3聚集體且在制備的過程中會吸附Fe3+而顯正電，即表面也有鐵原子，故選項錯誤.

（3）Fe2+、I-、Br-均有還原性，其順序為I->Fe2+>Br-，則氯氣先與I-反應(yīng)，再與Fe2+反應(yīng).當(dāng)0.1molFe2+被氧化時，0.4molI-已經(jīng)被氧化，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.5NA.故選項錯誤.

（4）利用鹽類水解的規(guī)律，越稀越水解，則0.05mol.L-1的FeCl3水解程度更大，剩余的Fe3+更少，故該選項錯誤.

（5）該溶液中Cl-數(shù)目為0.3NA，而Fe3+會水解，F(xiàn)e3++3H2O Fe（OH）3+3H+，可見消耗一個Fe3+，會生成3個H+，則陽離子數(shù)大于0.1NA，故選項正確.

答案：1.×??2.×??3.×??4.×??5.√

【解題策略】Fe3+在高考中主要考查水解的程度和膠體粒子帶電問題，處理時要注意Fe3+水解時陽離子數(shù)增大和Fe（OH）3膠粒帶正電.

Fe2+主要考查氧化還原的轉(zhuǎn)移電子數(shù)問題，處理時要注意常見離子的還原性順序S2->SO2-3>I->Fe2+>Br->Cl-.

2?離子檢驗

Fe2+、Fe3+做為高中階段最重要的離子，其離子檢驗則是學(xué)生必須掌握的內(nèi)容（如圖1）.

先加入KSCN，再通Cl2先無明顯現(xiàn)象，后形成血紅色溶液

加入K3[Fe（CN）6]溶液有藍色沉淀生成

加入NaOH溶液先有白色沉淀后轉(zhuǎn)化成灰綠色最后轉(zhuǎn)化成紅褐色沉淀

加入KSCN溶液形成血紅色溶液

加入K4[Fe（CN）6]溶液有藍色沉淀生成

加入苯酚溶液形成紫色溶液

加入NaOH溶液產(chǎn)生紅褐色沉淀

【典型例題2】（1號卷.A10聯(lián)盟最后一卷理綜26節(jié)選）氯化鐵是一種重要的水處理劑，易溶于水并且有強烈的吸水性.能吸收空氣里的水分而潮解.

（1）有同學(xué)提出產(chǎn)品可能含有FeCl2，證明該產(chǎn)品中是否含有FeCl2的實驗操作是.

解析?產(chǎn)品中既有Fe3+又有Fe2+，還有Cl-.鑒別Fe2+時不能用KSCN，因為加入就會有血紅色溶液現(xiàn)象.不能用Fe2+與酸性KMnO4出現(xiàn)褪色來檢驗，因為Cl-也能使其退色.也不能用NaOH溶液，因為紅褐色沉淀對白色沉淀有覆蓋作用.所以用赤血鹽（K3[Fe（CN）6]）來檢驗其中的Fe2+.

答案：取該產(chǎn)品溶于稀鹽酸中，加入K3[Fe（CN）6]溶液，若有藍色沉淀生成，則證明產(chǎn)品中含F(xiàn)e2+，若沒有明顯現(xiàn)象，則不含F(xiàn)e2+.

【變式訓(xùn)練】（2019普通高考化學(xué)樣卷十26題節(jié)選）摩爾鹽[（NH4）2Fe（SO4）2.6H2O]溶于水，不溶于乙醇，廣泛用于工業(yè)分析.

（1）摩爾鹽完全分解后，殘留固體A用磁鐵靠近，無固體吸附，推測A中固體成分可能為FeO和Fe2O3的混合物，設(shè)計簡單實驗驗證推測.

解析?思路一：此題要證明既含有Fe3+又有Fe2+，所以可以將固體溶解后先加入KSCN來證明Fe3+的存在，而Fe2+則可以利用其還原性來證明，注意溶解時要溶于稀硫酸.

思路二：要證明既有Fe3+又有Fe2+，則可加入黃血鹽和赤血鹽來證明.

答案：取固體溶于稀硫酸，用A試管取一定上清液加入KSCN溶液，用B試管取酸性KMnO4加入一定上清液，若A試管中有血紅色溶液，B試管中紫色褪去，則證明產(chǎn)品可能為FeO和Fe2O3的混合物.

或者取固體溶于稀硫酸，用A試管取一定上清液加入K3[Fe（CN）6]，有藍色沉淀生成;用B試管取一定上清液加入K4[Fe（CN）6]，有藍色沉淀生成.則證明產(chǎn)品可能為FeO和Fe2O3的混合物.

【解題策略】Fe3+單獨檢驗時一般用KSCN溶液，F(xiàn)e2+單獨檢驗時一般用KSCN和Cl2，當(dāng)既有Fe3+又有Fe2+，則可加入黃血鹽和赤血鹽來證明.

3?工業(yè)中控pH值實現(xiàn)鐵離子的除雜

【典型例題3】（2019高考理科能力測試四27題節(jié)選）Ni2O3主要用作陶瓷、玻璃、搪瓷的著色顏料.工業(yè)上以金屬鎳廢料為原料生產(chǎn)Ni2O3的工藝流程如圖2所示.

已知：25℃不同金屬離子開始沉淀和沉淀完全時的pH見表1.

（1）“酸浸”后所得溶液中除去Ni2+、Cl-外，還含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+.若省略H2O2“氧化”步驟，則造成的后果是;上述流程中需“調(diào)節(jié)pH”的范圍為.

解析?因為Ni2+、Fe2+沉淀的pH出現(xiàn)交叉，則無法將Fe2+從中除去.因此需要先氧化，則雙氧水的原理為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，然后控制pH將Fe3+沉淀而除去，所以若省略H2O2“氧化”步驟，則造成的后果是無法除盡Fe2+.

要控pH值除去Al3+、Fe3+的同時Ni2+不能沉淀，則4.7≤pH<7.1.

【解題策略】工業(yè)中控pH值實現(xiàn)鐵離子的除雜，是化工習(xí)題的經(jīng)典題型.常見思路是先氧化再控pH沉淀，同時也要注意目標(biāo)離子不能沉淀.

【變式訓(xùn)練】（2019合肥市第三次模擬考試?yán)砭C27題節(jié)選）硫酸錳廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、輕工、電子和醫(yī)藥等行為.工業(yè)上以軟錳礦（主要成分MnO2，還含有少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)）為原料制備的.制備流程如圖3所示：

室溫下，部分金屬陽離子沉淀的pH見表3.

回答下列問題：

（1）濾液A中加入H2O2目的是.

（2）加入MnCO3的目的是調(diào)節(jié)pH，調(diào)節(jié)pH范圍為.

（3）室溫下，當(dāng)溶液中Fe3+、Al3+均形成沉淀，溶液中c（Al3+）∶c（Fe3+）=.（當(dāng)離子濃度為10-5mol.L-1，認(rèn)為完全沉淀）.

解析?（1）濾液A中主要含Al3+、Fe2+、Fe3+，所以加入H2O2的主要作用是將Fe2+氧化成Fe3+，便于控制pH將其除去.

（2）加入MnCO3的目的是控pH值除去Al3+、Fe3+的同時Mn2+不能沉淀，因此范圍是5.4≤pH<8.8.

（3）此題是Ksp的相關(guān)運算，因開始沉淀時的離子濃度沒有告知，只可以用沉淀完全時求解.Al3+沉淀完全時pH=5.4，此時c（OH-）=10-8.6，Ksp[Al（OH）3]=c（Al3+）c（OH-）3=10-5×（10-8.6）3=10-30.8.Fe3+沉淀完全時pH=3.2，此時c（OH-）=10-10.8，

Ksp[Fe（OH）3]=c（Fe3+）c（OH-）3=10-5×（10-10.8）3=10-37.4.此時c（Al3+）∶c（Fe3+）=

Ksp[Al（OH）3]/c（OH-）3Ksp[Fe（OH）3]/c（OH-）3=10-30.810-37.4=106.61.

4?Fe2+、Fe3+的氧化還原運算

【典型例題4】（1號卷.A10聯(lián)盟2019高考最后一卷理綜26節(jié)選）氯化鐵是一種重要的水處理劑.

（1）測定產(chǎn)品的純度：氯化鐵中含有氯化亞鐵雜質(zhì)，稱取a g的產(chǎn)品溶于水，加入足量的KI溶液，待其充分反應(yīng)后稀釋至100ml.從中取出25ml溶液于錐形瓶中，加入幾滴淀粉溶液，用cmol·L-1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液進行滴定，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為Vml（已知：2Na2 S2 O3 ?+I2=Na2S4O6+2NaI），則產(chǎn)品的純度為.

解析?利用氧化還原反應(yīng)的關(guān)系式

2FeCl3～2I-～I2～2Na2S2O3，且設(shè)FeCl3 為xmol，

xmol??cV×10-3mol

所以x=cV×10-3mol，m（FeCl3）=cV×10-3×56g，w（FeCl3）=cV×10-3×56a×100%=

65cVa%

【變式訓(xùn)練】（“皖南八?！?019屆高三三模理綜27題節(jié)選）現(xiàn)用滴定法測定碳酸錳產(chǎn)品中Mn2+的含量.實驗步驟：用分析天平稱取1.650g產(chǎn)品試樣，向其中加入稍過量的磷酸和硝酸，加熱、攪拌，使反應(yīng)2MnCO3+4H3PO4+HNO3= 2CO2+2H3[Mn（PO4）2]+HNO2+3H2O充分進行;然后加入稍過量的硫酸銨，除去HNO2;再加入稀硫酸酸化，用2.000mol·L-110.00mL（NH4）2Fe（SO4）2標(biāo)準(zhǔn)溶液進行滴定，發(fā)生的反應(yīng)[Mn（PO4）2]3-+Fe2++4H+=Mn2++Fe3++2H2PO-4;用0.1000mol.L-110.00mL 酸性K2Cr2O7溶液恰好除去過量的Fe2+（還原產(chǎn)物是Cr3+），計算碳酸錳產(chǎn)品中錳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)%（保留1位小數(shù)）.

解析?此題是氧化還原中的間接滴定法 ，n（Fe2+）總=2×10×10-3mol=2×10-2mol ，又因為存在6Fe2+（剩余）～Cr2O2-7 ，n（Fe2+）（剩余）=6×0.1×10×10-3=6×10-3mol，則可以計算出Fe2+（反應(yīng)）=2×10-2-6×10-3=1.4×10-2mol.設(shè)n（MnCO3）=xmol，利用關(guān)系式2MnCO3～2H3[Mn（PO4）2]～2Fe2+（反應(yīng)），解得n（MnCO3）=1.4×10-2mol，則n（Mn）=1.4×10-2mol，所以w（Mn）=1.4×10-2×551.650×100%=46.7%

【解題策略】常見的Fe2+、Fe3+的氧化還原運算，直接滴定法和間接滴定法.則處理該類習(xí)題時，一定要找到關(guān)系式，而間接滴定法中要找到滴定的總量和剩余量，然后解出剩余的量.

5?綜合實驗應(yīng)用探究

【典型例題5】（2017全國Ⅲ卷理綜26題）綠礬是含有一定量結(jié)晶水的硫酸亞鐵，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途.某化學(xué)興趣小組對綠礬的一些性質(zhì)進行探究.回答下列問題：

（1）在試管中加入少量綠礬樣品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液顏色無明顯變化.再向試管中通入空氣，溶液逐漸變紅.由此可知：、.

（2）為測定綠礬中結(jié)晶水含量，將石英玻璃管（帶兩端開關(guān)K1和K2）（設(shè)為裝置A）稱重，記為m1 g.將樣品裝入石英玻璃管中，再次將裝置A稱重，記為m2 g.按下圖連接好裝置進行實驗.

①儀器B的名稱是.

②將下列實驗操作步驟正確排序（填標(biāo)號）;重復(fù)上述操作步驟，直至A恒重，記為m3 g.

a.點燃酒精燈，加熱

b.熄滅酒精燈

c.關(guān)閉K1和K2

d.打開K1和K2，緩緩?fù)ㄈ隢2

e.稱量A

f.冷卻到室溫

③根據(jù)實驗記錄，計算綠礬化學(xué)式中結(jié)晶水?dāng)?shù)目x=（列式表示）.若實驗時按a、d次序操作，則使x（填“偏大”“偏小”或“無影響”）.

（3）為探究硫酸亞鐵的分解產(chǎn)物，將（2）中已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中，打開K1和K2，緩緩?fù)ㄈ隢2，加熱.實驗后反應(yīng)管中殘留固體為紅色粉末.

①C、D中的溶液依次為（填標(biāo)號）.C、D中有氣泡冒出，并可觀察到的現(xiàn)象分別為.

a.品紅?b.NaOH?c.BaCl2

d.Ba（NO3）2?e.濃H2SO4

②寫出硫酸亞鐵高溫分解反應(yīng)的化學(xué)方程式.

解析?（1）樣品中加入KSCN溶液，無顏色變化，說明樣品中無Fe3+;再向試管中通入空氣，溶液逐漸變紅，說Fe2+易被氧氣氧化為Fe3+.

（2）①根據(jù)儀器構(gòu)造可知B是球形干燥管.

②由于裝置中含有空氣，空氣能氧化硫酸亞鐵，所以加熱前需要排盡裝置中空氣，利用N2排出空氣，為了使生成的水蒸氣完全排除，應(yīng)先熄滅酒精燈，再冷卻，然后關(guān)閉K1和K2，最后稱重，即正確的排序是dabfce.

③樣品的質(zhì)量是（m2-m1）g，加熱后剩余固體是硫酸亞鐵，根據(jù)鐵原子守恒可知m2-m1152+18x=m3-m1152，解得x=76（m2-m3）9（m3-m1）;若實驗時按a、d次序操作，在加熱過程中硫酸亞鐵被空氣氧化為硫酸鐵，導(dǎo)致m3增加，因此x偏小.

（3）①最終得到紅色粉末，說明有氧化鐵生成，即分解過程發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，根據(jù)化合價變化可知一定有SO2生成，這說明硫酸亞鐵分解生成氧化鐵、SO2和三氧化硫.三氧化硫溶于水生成硫酸，硫酸和鋇離子結(jié)合生成白色沉淀硫酸鋇，由于硝酸鋇在酸性溶液中有氧化性，能氧化SO2，所以應(yīng)該用氯化鋇，檢驗SO2用品紅溶液，所以C、D的溶液依次為氯化鋇溶液和品紅溶液，實驗現(xiàn)象是C中溶液變渾濁，產(chǎn)生白色沉淀，D中品紅溶液褪色.

②根據(jù)以上分析可知硫酸亞鐵高溫分解的方程式為2FeSO4高溫Fe2O3+SO2↑+SO3↑.

【答案】（1）樣品中沒有Fe3+?Fe2+易被氧氣氧化為Fe3+

（2）①干燥管

② dabfce

③76（m2-m3）9（m3-m1）?偏小

（3）①c、a?生成白色沉淀、褪色

② 2FeSO4高溫Fe2O3+SO2↑+SO3↑.

【解題策略】Fe2+、Fe3+在綜合實驗中經(jīng)?？疾?，考查方式主要是考查離子的性質(zhì)、檢驗、實驗操作、氧化還原計算等，因此熟練的掌握Fe2+、Fe3+的性質(zhì)對此類習(xí)題能達到事倍功半的效果.

結(jié)語：Fe2+、Fe3+在高考中的常見形式就是上述的幾種大的類型，命題的角度多從性質(zhì)、轉(zhuǎn)化、制取、檢驗、分離、產(chǎn)率、含量測定為主，以選擇題或綜合題的形式考查，多以實驗探究、工業(yè)流程的形式與化學(xué)反應(yīng)原理知識相聯(lián)系進行考查.因此抓住各類習(xí)題的考查方式和解題策略就可以更好的熟知Fe2+、Fe3+的性質(zhì)，從而達到高分的突破.