高中化学 3.2《几种重要的金属化合物》有关铁计算素材 新人教版必修1

有关铁计算铁是重要的变价金属, 无论是单质, 还是化合物, 在一定条件下参加化学反应时都可能发生变价, 因此铁的变价计算是重点内容。一、铁单质参加反应产生两种价态化合物例1 现有10.42克纯净铁粉, 溶于过量的稀硫酸中, 在所得的溶液中加入5.05克硝酸钾后共热, 充分反应后部分Fe2+离子氧化。溶液中剩余Fe2+离子恰好被24毫升, 0.3摩 / 升的酸性高锰酸钾溶液所氧化(被还原为Mn2+)试通过计算确定反应中硝酸钾被还原后的产物。解析 用图解法分析题意此题根据分步反应进行化学方程式计算显然麻烦，特别是书写本题涉及氧化还原反应离子方程式也有较大难度，因此是不可取的解题方法。此题应根据关系式及电子得失守恒法解题。设Fe粉溶于过量的稀H2SO4后Fe2+的物质的量为x 。FeFe2+56g 1mol10.42gxFe2+Fe3+e Mn2+5e0.186mol0.186mol 1mol 5mol0.024L0.3mol50.024L0.3mol设硝酸钾被还原产生中氮元素化合价为y。（5y）e101g(5y)mol5.05g依据电子得失数守恒y = +2还原产物为NO。跟踪练习：练习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/4gHNO3被还原，则nm不可能是 A31B32C41D92解析：多数同学解该题时，只考虑HNO3具有强氧化性，与Fe反应，将Fe氧化成Fe3+，据电子守恒得：解之：nm=92 造成错选A、B、C。其实该题隐含着Fe过量时，又会发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+若氧化产物为Fe2+时，则：解之：nm=31 此时还不能忽视Fe与稀HNO3反应同时生成Fe2+和Fe3+这一情况，即有：31nm92故正确选项只能是B。二、铁的化合物参加化学反应变价例3 在2LFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中，加入30g纯铁粉，充分反应后得到2L0.25mol/L的FeSO4溶液以及26g固体沉淀物，求原混和溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度。解析 此题是有关混合物计算，也是判断反应物是否过量的计算。解题关键要求分析清楚反应物铁粉是否过量，26g固体沉淀物是混合物还是纯净物。混合物的计算一般可采用代数法列方程求解。通过极值法讨论30g铁粉是否过量。依据题意假设FeSO4皆由反应而得 求m(Fe) = ?设需Fe质量为x56g3molx0.5mol假设FeSO4皆由CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu反应而得m(Fe) = ?设需Fe质量为yCuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu 56g 1mol y0.5mol通过、讨论30g铁粉分别与CuSO4和Fe2(SO4)3反应需铁粉质量 30g铁粉过量，即：26g固体应为剩余Fe与生成Cu的质量之和依据题意，设原混合溶液中含Fe2(SO4)3物质的量为x，含 CuSO4的物质的量为yFe2(SO4)3 + Fe = 3FeSO4CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu x x 3x y y y y 例4 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？解析 审题是关键。依据题意完全反应后溶液中滴入KSCN溶液不显红色说明溶液中无Fe3+，因此涉及到反应为本题属混合物的计算，可用代数法列方程求解解、设混合物中Fe物质的量为x，Fe2O3物质的量为y。 y 6y2y2FeCl3 + Fe = 3FeCl2 2yy 3y(xy) 2(xy)(xy)解、上述解法较为复杂，如巧用电荷守恒法可使计算大为简化反应物恰好完全反应，溶液中有下列关系Fe2+2Cl跟踪练习：练习：在铁与氧化铁的混合物15g中，加入稀硫酸150mL，在标准状况下放出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/LC2.5 mol/LD3 mol/L解析：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，则有： 应选B。三、其它类型题目 例5 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)解析：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。例6 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