内容正文:
本章素养提升
◆ 探究点一 铁及其化合物的性质与转化
例1 利用下图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系。回答下列问题:
(1)Na2FeO4是一种新型饮用水消毒剂。工业上常用NaClO、Fe(NO3)3、NaOH制备:3ClO-+2Fe3++10OH-2Fe+3Cl-+5H2O,设NA为阿伏加德罗常数的值,当反应转移电子的数目是0.3NA时,所消耗氧化剂的物质的量为 。
(2)打印机使用的墨粉中含有Fe3O4,下列关于Fe3O4的说法正确的是 (填序号)。
a.有磁性,是FeO与Fe2O3的混合物
b.FeO在空气里受热能迅速生成Fe3O4
c.Fe与水蒸气高温下反应能生成Fe3O4
(3)维生素C易溶于水,可将Fe3+转化为易被人体吸收的Fe2+。为检验转化产物Fe2+,设计如下实验:取适量Fe2(SO4)3溶液于试管中,加入过量维生素C片、振荡溶解后,滴加酸性高锰酸钾溶液,紫色褪去。该设计能否检验Fe2+并说明理由: 。
(4)FeCl2溶液在空气中易变质,利用部分变质的FeCl2溶液制备Fe2O3。
部分变质
的FeCl2
溶液 Fe2O3
①请在括号内填写所需试剂或条件,在方框内填写含铁物质的化学式。
②若100 mL该溶液最终制得1.6 g Fe2O3,不考虑过程损失,变质前FeCl2溶液的浓度为 。
◆ 探究点二 物质的量应用于化学方程式的计算
例2 [2025·山东日照实验中学高一检测] 将一定质量的锌、铝混合物与足量的稀硫酸反应,生成2.8 L(标准状况)氢气,原混合物的质量可能是 ( )
A.2 g B.1 g C.8 g D.10 g
[归纳总结] 以物质的量为中心的解题模型构建
物质的量是高中化学计算的基础,贯穿整个高中阶段,其在化学方程式计算中的应用是物质的量应用价值的重要体现,同学们在计算时,可按以下步骤分析:
第一步:“见量化摩”
一般是将题干中已知信息依据公式n====cV等转化为已知物质的物质的量(n1)。
第二步:“依量列式”
依据各物质的化学计量数之比等于对应物质的物质的量之比(即=),由已知物质的物质的量(n1)列式计算出未知物质的物质的量(即n2)。
第三步: “依问转化”
将未知物的物质的量(n2)换算为题目要求的粒子数(N)或质量(m)或标准状况下气体体积(V)或溶质的物质的量浓度(c)等从而使问题得解。
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【素养提升】
例1 (1)0.15 mol (2)bc
(3)不能,过量维生素C会使酸性高锰酸钾溶液褪色,无法说明一定有Fe2+生成
(4)①FeCl3 NaOH Fe(OH)3 △ ②0.2 mol·L-1
[解析] (1)ClO-是氧化剂,1 mol ClO-得到2 mol电子,则反应转移电子数为0.3NA时,消耗ClO-的物质的量为0.15 mol。(2)Fe3O4具有磁性,铁元素显+2价、+3价,但不是FeO与Fe2O3的混合物,a错误;FeO不稳定,在空气中受热被氧化为Fe3O4,b正确;高温下,铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,c正确。(3)维生素C可将Fe3+转化为Fe2+,说明维生素C具有还原性。若加入过量维生素C,再利用酸性KMnO4溶液检验Fe2+,维生素C可将Mn还原为Mn2+而使溶液褪色,故不能检验Fe2+。(4)①FeCl2溶液中加入H2O2溶液、HCl溶液,FeCl2被氧化生成FeCl3,再加入NaOH溶液等碱液生成Fe(OH)3,过滤、洗涤后灼烧固体,Fe(OH)3分解生成Fe2O3。②最终得到1.6 g Fe2O3,则有n(Fe2O3)==0.01 mol,据Fe元素守恒可知未变质前FeCl2的物质的量为0.01 mol×2=0.02 mol,故有c(FeCl2)==0.2 mol·L-1。
例2 C [解析] 标准状况下,n(H2)==0.125 mol,如果全部由锌生成,设需要锌的质量为x,则:
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
65 g 1 mol
x 0.125 mol
=,解得x=8.125 g
如果全部由铝生成,设需要铝的质量为y,则:
2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑
54 g 3 mol
y 0.125 mol
=,解得y=2.25 g
根据平均值原理,如果由锌和铝混合组成,则质量介于2.25~8.125 g之间。
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