(打印)铁及其化合物计算中的
第三章第二节铁及其化合物考点Fe2+、Fe3+的检验铁及其化合物的转化关系-课件新高考化学一轮复习
C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是 Fe3＋和 Fe2＋，一
定不含 Cu2＋
D．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是 Fe2＋，一定
不含 Cu2＋和 Fe3＋
解析：氧化性 Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入铁粉后有固体剩余，Fe3＋一定不存 在；若剩余固体全部都是 Cu，溶液中还可能有 Cu2＋，也可能恰好被完全 置换；若剩余固体是 Cu 和 Fe，则溶液中不可能有 Cu2＋和 Fe3＋。 答案：D
(1)Fe 只具有还原性，可以被氧化剂氧化 ①与弱氧化剂反应 Fe 能被 S、Fe3＋、Cu2＋、H＋等弱氧化剂氧化为 Fe2＋，如 Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。 ②与强氧化剂反应 Fe 能被 Cl2、HNO3 等强氧化剂氧化为 Fe3＋。
(2)Fe2＋既具有氧化性又具有还原性，以还原性为主 ①与氧化剂反应 当 Fe2＋遇到强氧化剂(如 H2O2、Cl2、HNO3、酸性 KMnO4 溶液)时，被氧化 为 Fe3＋，如 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 ②与还原剂反应 当 Fe2＋遇到 C、Al、Zn、CO 等还原剂时，可以被还原为 Fe，如 Fe2＋＋ Zn===Zn2＋＋Fe。 (3)Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为 Fe2＋或 Fe ①Fe3＋被 C、CO、Al 等还原为 Fe，如 Fe2O3＋2Al=高==温==2Fe＋Al2O3。 ②Fe3＋被 Fe、Cu、I－、H2S 等还原为 Fe2＋，如 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋， 2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。
FeCl2(aq) FeCl3(aq)
加过量铁粉后过滤
立谁志不是 向事前业看的，大谁门就，会工面作临是许登多门困入难室。的旅程。
铁及其化合物（讲义）
铁及其化合物（讲义）铁及其化合物（讲义）教学重点与难点：重点：Fe2+、Fe3+的相互转化；Fe2+、Fe3+的检验难点：Fe2+、Fe3+的相互转化⼀、知识点睛1.铁（1）与⾮⾦属反应3Fe+2O2=Fe2O3（铁红、铁锈）3Fe+2O2Fe3O4 （磁性氧化铁）2Fe+3Cl22FeCl3（2）与⽔反应3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2（3）与酸反应①与⾮氧化性酸：Fe+2H+=Fe2++H2↑②与氧化性酸：Fe+4HNO3（稀）=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O③在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化（4）与盐反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+2.铁的氧化物【注意】（1）Fe3O4有固定的组成，属于纯净物，由于其与⾮氧化性酸反应⽣成铁盐和亚铁盐，故不属于碱性氧化物；（2）Fe 3O 4可看成FeO.Fe 2O 3,所以书写Fe 3O 4与HCl 反应看成FeO 和Fe 2O 3分别于盐酸反应，然后相加；3.铁的氢氧化物【注意】制备Fe(OH )2的常⽤⽅法⑴制备原理：Fe 2++2OH -=Fe(OH)2↓⑵成功关键：溶液中不含Fe 3+和O 2等氧化性物质在制备过程中要保证⽣成的Fe(OH)2在密闭隔绝空⽓体系中⑶常⽤⽅法法⼀：有机覆盖层法法⼆：还原⽓体保护法3. Fe 3+和Fe 2+的检验对于同⼀元素⽽⾔，⼀般地，最⾼价态只表现____性，最低价态只表现______性，⽽中间价态在⼀定条件下既可表现氧化性⼜可表现还原性。
（1）Fe 3+的检验①滴加NaOH 溶液，产⽣红褐⾊沉淀。
②加硫氰化钾——K SCN 溶液，溶液显红⾊：Fe 3++3SCN ―=Fe(SCN)3 （2）Fe 2+的检验①滴加NaOH 溶液，产⽣⽩⾊沉淀，在空⽓中迅速变成灰绿⾊，最后变成红褐⾊。
②加KSCN 溶液，不显红⾊，再滴加新制氯⽔，显红⾊。
Fe(OH)3+2H +=Fe 3++2H 2O 2Fe(OH)3Fe 2O 3+3H 2O2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3（溶液显红⾊）③加铁氰化钾——K3[Fe(CN)6]溶液，产⽣蓝⾊沉淀。
高考中的铁及其化合物知识点梳理
教材研究新课程NEW CURRICULUM铁是《考试说明》中列举的一种常见金属元素，铁及其化合物知识也是每年的必考内容，在近年的高考中出现频率较高，因此在复习中需要引起重视。
高中化学教材中有关铁及其化合物的知识出现在必修1的第三章《金属及其化合物》第二节《几种重要的金属化合物》中，教材简单地介绍了单质铁的存在形式、铁的氧化物、铁的氢氧化物以及铁盐和亚铁盐的相关性质。
笔者将高考中与铁相关的考点总结如下。
一、铁原子铁为26号元素，相对原子质量为55.85，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，铁原子的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，电子排布图为：1s2s2p3s3p3d4s铁原子容易失去电子具有金属性，铁的常见价态有0，+2，+3，+6。
二、铁单质铁单质能被磁铁吸引，块状的铁有银白色金属光泽，粉末状的铁为灰黑色，熔点为1538℃，沸点2862℃，具有导电、导热、延展性等金属通性。
自然界中，游离态的铁只能在陨石中找到，地壳中分布的铁都是以化合物的形式存在的。
铁有较强的还原性，能发生如下的化学反应：4Fe+3O2=2Fe2O3（在空气被缓慢氧化）3Fe+2O点燃Fe3O4（在氧气中燃烧）2Fe+3Cl点燃2FeCl3Fe+S△FeS3Fe+4H2O（g）△Fe3O4+4H2三、铁的氧化物名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁化学式FeO Fe2O3Fe3O4俗名黑铁氧铁红（赤铁矿的主要成分）磁性氧化铁（磁铁矿）外观黑色粉末红棕色粉末有磁性的黑色晶体溶解性都不溶于水类别碱性氧化物暂不讨论与酸反应FeO+2H+=Fe2++H2O Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O四、铁的氢氧化物五、Fe2+和Fe3+的检验和转化Fe3+Fe2+溶液颜色黄色浅绿色与碱反应Fe（OH）3Fe（OH）2检验（1）观察溶液的颜色（2）加OH-，观察沉淀颜色变化（3）加KSCN，溶液变为血红色（4）遇苯酚溶液显紫色6C6H5OH+Fe3+=H3［Fe（C6H5O）6］+3H+（1）观察溶液的颜色（2）加OH-，观察沉淀颜色（3）加KSCN后再加氯水（4）加K3［Fe（CN）6］（铁氰化钾，黄色）溶液，生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀（又名滕士蓝，为配合物）3Fe2++2［Fe（CN）6］3-=Fe3［Fe（CN）6］2↓Fe2+和Fe3+之间转化的方程式：三价变二价只需要加还原剂，如：Fe+2Fe3+=3Fe2+2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+（印刷铜质线路板）2Fe3++2I-=I2+2Fe2+2Fe3++S2-=S+2Fe2+二价变三价要加氧化剂：如：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++H2O5Fe2++MnO-4+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O高考中的铁及其化合物知识点梳理王岚（西安电子科技大学附属中学）58--. All Rights Reserved.教材研究新课程NEW CURRICULUM六、铁及其化合物之间的转化关系FeO亚铁盐无现象Fe （OH ）2OH -H +加KSCN△Fe 3O 4FeO 2或H 2O O 2C 或COFe 2O 3△Fe （OH ）3O 2+H 2OOH-H +加KSCN还原氧化铁盐红色溶液参考文献：［1］教育部考试中心.2015年普通高等学校招生全国统一考试大纲（理科·课程标准实验版）［M ］.北京：高等教育出版社，2015：173-176.［2］教育部考试中心.2015年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明（理科·课程标准实验版）［M ］.北京：高等教育出版社，2015：313-318.［3］吴国庆.无机化学（上册）［M ］.4版.广东：高等教育出版社，2002.•编辑谢尾合合理的实验设计能够使得实验成功且现象明显，进而得出正确的实验结论，达到《普通高中生物课程标准（实验）》中有关“发展科学探究能力”的目标。
第三章第三讲铁及其重要化合物知识点与典型题例
必修1 第三章 第三讲 铁及其重要化合物 知识点与典型题例考点1 铁及其化合物的相互转化铁是常见的还原剂，在参与化学反应时，一般可失去2e －或3e －而变成Fe 2＋或Fe 3＋。
铁元素的原子在化学反应中，当遇弱氧化剂(如S 、H ＋、Cu 2＋、I 2等)时，铁只能失去最外层的两个电子，而生成＋2价铁的化合物，当遇到强氧化剂(如Cl 2、Br 2、HNO 3等)时，铁原子可以再失去次外层上的一个电子而生成＋3价铁的化合物。
1．Fe 、Fe 2＋、Fe 3＋形成三角关系2．Fe 、Fe 2＋、Fe 3＋相互转化(1)Fe ―→Fe 3＋和Fe 2＋―→Fe 3＋需要较强的氧化剂。
如O 2、Cl 2、HNO 3(浓、稀)、H 2SO 4(浓)、KMnO 4(H ＋)溶液等。
2Fe ＋3Cl 2=====△2FeCl 3；Fe ＋4HNO 3(稀)===Fe(NO 3)3＋NO ↑＋2H 2O ； 4Fe(OH)2＋2H 2O ＋O 2===4Fe(OH)3； 2FeCl 2＋Cl 2===2FeCl 3。
(2)Fe ―→Fe 2＋需要较弱的氧化剂，如S 、Cu 2＋(CuSO 4)、H ＋(稀H 2SO 4、盐酸)等。
Fe ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu ； Fe ＋2HCl===FeCl 2＋H 2↑Fe ＋S=====△FeS ；Fe ＋I 2=====△FeI 2(3)Fe 2＋―→Fe ，在金属活动性顺序表中排在Fe 前的金属，如Zn 、Al 等，可以将Fe 2＋还原成Fe 。
Zn ＋FeSO 4===ZnSO 4＋Fe特别提醒 K 、Ca 、Na 等活泼金属，由于它们在水溶液中先跟水反应，所以不能作为还原剂来完成Fe 2＋―→Fe 的转化。
(4)Fe 3＋―→Fe 2＋需要较强的还原剂。
如Fe 、Zn 、H 2S(S 2－)、KI(I －)、Na 2SO 3(SO 2－3)等，Cu 虽不是强还原剂，但因Fe 3＋具有较强的氧化性，可被Cu 还原成Fe 2＋。
高三化学一轮复习 第二章 第4节 铁及其化合物 精品课件 鲁科版必修1
MnO4 (H )在溶液中因氧化还原反应不能大量共存。
－
＋
(2)盐溶液的配制与保存 ①Fe2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止 Fe2＋被氧化；加少量 相应的酸，防止 Fe2＋水解。 ②Fe3 的盐溶液：加少量相应酸防止 Fe3 水解。
＋ ＋
(3)制取 Fe(OH)3 胶体
△ Fe3 ＋3H2O===== Fe(OH)3(胶体)＋3H ，应用于净水。
• • • •
1．铁的化学性质 (1)和非金属的反应 ①与O2的反应 常温下，铁在潮湿的空气中易被氧化生成 Fe2O3 铁锈，主要成分为 。 • 点燃条件下，铁在纯氧中反应生成Fe3O4， 化学方程式为 3Fe＋2O2 Fe3O4 • 。
• ②与S的反应 • 铁与硫在加热条件下反应，生成FeS，化学 Fe＋S FeS 方程式为 • 。 • (2)和水的反应 3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 • 铁在高温下与水蒸气发生反应，化学方程 式为： • 。
• ②写出C的酸性溶液与双氧水反应的离子方 程式： _____________________________________ ___________________________________ • _____________________________________ ___________________________________。 • (4)写出鉴定E中阳离子的实验方法和现象： _____________________________________ ___________________________________ • _____________________________________ ___________________________________。
铁及其化合物课件-高一化学人教版(2019)必修第一册
银白色有金属光泽的固体
有
铁丝
有，但不如铜、铝
铸铁锅
能被磁铁吸引 1535℃ 2750℃
7.86g/cm3
磁悬浮列车 铁水
【任务3】将常见含Fe物质的化学式标于价类二维图中
铁的化学性质
根据图片提示，归纳铁的化学性质，写 出对应的方程式（尽量写离子方程式）。
种类
离子方程式
非金属单质
（2） Fe(OH)2的制备
NaOH
NaOH溶液
FeCl3
红褐色沉淀 FeCl2 白色沉淀 灰绿色沉淀 红褐色沉淀
Fe(OH)2被溶解在溶液中的氧气氧化成了 红褐色的Fe(OH)3
铁的氢氧化物
（1）Fe(OH)3的化学性质
从物质分类、化合价两个角度预测Fe(OH)3性质
②氧化性
③受热易
△
分解
2Fe(OH)3===Fe2O3+3H2O
常温
4Fe+ 3O2 == 2Fe2O3
点燃
3Fe+ 2O2 == Fe3O4
点燃
2Fe+ 3Cl2 == 2FeCl3 Fe + S =∆= FeS
酸
Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑
盐
Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu
水
?
请思考：Fe什么时候变+2？什么时候变+3？
铁的化学性质
Fe(OH)2 氢氧化物
物质类别
04
铁盐和亚铁盐
明年工作计划
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(新课标)2015届高考化学一轮总复习 第三章 课时3 铁及其化合物课件
(
( ( (
)
) ) )
(5)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为：Fe3＋＋
答案
(1)√
(2)√
(3)×
(4)×
(5)√
【示例1】 (2012· 海南化学，14)在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电 路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下： Ⅰ.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤 液；
课时3 铁及其化合物
最新考纲
1．了解铁的主要性质及其应用。2.了解铁的重要化合物的
主要性质及其应用。3.以Fe2＋、Fe3＋的相互转化为例理
铁及其重要化合物的性质
1．铁的存在
2．铁的物理性质 磁体 吸引的特性。 铁具有导电、导热和延展性，具有能被_____
3．铁的化学性质
(2)过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是________，分离得到固体 的主要成分是________，从固体中分离出铜需采用的方法是 ________； (3)过程Ⅱ中发生反应的化学方程式为___________________ __________________________________________________； (4)过程Ⅱ中调节溶液的pH为5，金属离子浓度为________。 (列式计算)
二者的 关系
探究思考 1．写出下列化学方程式 (1)FeO与硝酸反应的化学方程式：______________________
__________________________________________________。
(2)FeO、Fe2O3分别与HI溶液反应的化学方程式：________ __________________________________________________、 __________________________________________________。 答案 3H2O (1)3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O
铁及其化合物典型例题(有答案)
第三节铁及其重要化合物考纲导引考点梳理了解铁及其重要化合物的主要性质及应用 1.铁的化学性质。
2.铁的氧化物与氢氧化物。
一、铁的三角转化关系1.关系：【典例1】将 1.12 g 铁粉加入25 mL 2 mol/L 的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是()A．铁有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－浓度基本不变B．往溶液中滴入无色KSCN 溶液，显红色C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1 D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5二、Fe2+和Fe3+的检验3＋而可能含有Fe2＋进行如下实验操作时，最佳顺序为( )【典例2】要证明某溶液中不含Fe①加入足量氯水②加入足量KMnO4 ③加入少量KSCN溶液A．①③B．③②C．③①D．①②③一、选择题1．把生铁冶炼成碳素钢要解决的主要问题是（）。
A．除去生铁中的各种杂质，把生铁提纯B．适当降低生铁里的含碳量，除去大部分硫、磷等有害杂质C．用还原剂把铁的氧化物还原成铁D．加入合金元素改善生铁性能2．制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”：发生的反应为2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是（）。
A.烧杯中有铜无铁B.烧杯中有铁无铜C.烧杯中铁、铜都有D.烧杯中铁、铜都无3．下列实验操作中，仪器需插入液面下的是（）。
A．分液时，分液漏斗的长颈插入下层液体里B．用水吸收氨气的导气管C．制备Fe(OH)2，用胶头滴管将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中D．往NaOH溶液中滴加酚酞4．根据Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu、2FeCl3＋Cu＝2FeCl2＋CuCl2两个反应，判断Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋的氧化性顺序为（）。
A．Cu2＋＞Fe2＋＞Fe3＋B．Fe3＋＞Fe2＋＞Cu2＋C．Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋D．Fe2＋＞Fe3＋＞Cu2＋5．将8.4 g铁粉和3.2 g硫粉均匀混合密闭加热至红热，冷却后加入足量的盐酸，在标准状况下收集到的气体体积是（）。
高考化学铁及其重要化合物(解析版)
铁及其重要化合物【考情分析】1.了解铁的主要性质及其应用。
了解铁的重要化合物及其应用。
2．掌握铁及其重要化合物的制备方法。
【核心素养分析】1.宏观辨识与微观探析：认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件。
2.科学态度与社会责任：利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。
3.科学探究与创新意识：能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究。
【重点知识梳理】知识点一铁及其重要化合物的性质1．铁铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。
(1)结构(2)铁的物理性质银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。
(3)铁的化学性质铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
①与非金属单质的反应②与水的反应常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 2。
③与酸的反应④与某些盐溶液反应Fe ＋Cu 2＋===Fe 2＋＋Cu 、Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋ 【归纳总结】①Fe 与Cl 2反应无论用量多少都生成FeCl 3，而Fe 与盐酸反应生成FeCl 2。
②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe 2O 3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe 3O 4。
③铁与一般氧化剂(如S 、HCl 、FeCl 3、CuSO 4、I 2等)反应时被氧化为Fe 2＋，铁与强氧化剂(如Cl 2、Br 2、HNO 3、浓H 2SO 4等)反应时被氧化为Fe 3＋。
④在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe －2e －===Fe 2＋。
(3)铁的冶炼冶炼原理：Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe ＋3CO 2 2．铁的氧化物3.铁的氢氧化物(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，方程式为4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3。
铁及其化合物计算题专练
铁及其化合物计算题专练一、单选题 1．由5mol23Fe o 、4mol 34Fe o 和3mol Fe0组成的混合物,加入纯铁1mol 并在高温下和23Fe o 反应。
若纯铁完全反应，则反应后混合物中Fe0与23Fe o 的物质的量之比不可能是A 4:3B ．3:2C ，3：1D ．2：l 二 、多选题1．将2.4g Fe 、Mg 合金投入到一定量的稀硝酸中，金属与硝酸恰好完全反应，共收集到标准状况下的气体VL(硝酸被还原成NO)，若向反应后的溶液中加入足量的NaOH 溶液，待金属元素全部沉淀后，再将沉淀过滤、洗涤、灼烧后称量，质量为3.6g 。
则收集到的气体体积V 的值可能为（ ）。
A ．0.896B ．1.10C ． 1.69D ． 2.242、将a g 氧化铁和硫化亚铁组成的混合物溶解在足量的稀盐酸中，结果得到b g 沉淀，则原混合物中硫化亚铁的质量可能为A ．5b gB ．(a —5b) gC ．(a —11b/4) gD ．11b/4 g 3. 向200 mL 0.1mol/L 的F e(NO 3)2溶液中加入一定量NaOH ，使Fe 2+完全沉淀，加热、蒸干并灼烧混合物直至质量不再变化，此时固体的质量可能为 A. 1.60 g B. 2.76 g C. 4.36 g D. 5.54 g4、将5.6g 铁放入含有x mol FeCl 3和y molCuCl 2的混合溶液中，充分反应后，固体粉末仍为5.6g 。
则x : y 可能是A ．2:7B ．8:7C ．1:7D ．1:15．实验室将9g 铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。
发生铝热反应之后，所 得固体中含金属单质为18g ，则该氧化物粉末可能是A ．232Fe O MnO 和B ．2MnO 和25V OC ．23Cr O 和25V OD 34Fe O 和FeO6.铁粉和铜粉的均匀混合物，平均分成四份，分别加入同浓度的稀硝酸，充分反应，在标准状况下生成NO 的体积和剩余金属的质量如下表（设硝酸的还原产物只有NO ）：编号 1 2 3 4 稀硝酸的体积（ml ） 100 200 300 400 剩余金属（g ） 18.0 9.6 0 0 NO 体积（ml ） 2240 4480 6720 V下列计算结果正确的是( )(A)1 中溶解了5.6克Fe (B)硝酸的浓度为4mol/L (C)2中溶解了9.6克Cu （D ）4中V=8960三、填空题1．合成氨工业生产中所用的α－Fe 催化剂的主要成分是FeO 、Fe 2O 3（1）某FeO 、Fe 2O 3混合物中，铁、氧的物质的量之比为4︰5，其中Fe 2＋与Fe 3＋物质的量之比为___________。
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铁及其化合物计算中的“守恒情结” 在错综复杂的化学变化中，抓住反应前后某些量保持不变，即“守恒”作为解题依据，可以简化计算
步骤，提高解题速度和准确度。与铁及其化合物有关的众多计算题中，能运用守恒原理巧妙解答的题型特别多，只要解题时运用得当，可事半功倍。其常见题型及守恒关系可归纳如下： 一、质量守恒关系
例1.在2Ｌ硫酸铜和硫酸铁的混合溶液中，加入30ｇ铁粉，最后得到2Ｌ0．25ｇ·ｍｏｌ－1的硫酸亚铁溶液及26ｇ固体沉淀物。分别求原混合溶液中硫酸铁和硫酸铜的物质的量浓度。 ［思路探索］ 设硫酸铁、硫酸铜的物质的量分别为ｘ和ｙ。根据反应前后铁和铜的质量和相等得： 56ｇ·ｍｏｌ－1×2ｘ＋64ｇ·ｍｏｌ－1×ｙ＋30ｇ ＝2Ｌ×0．25ｇ·ｍｏｌ－1×56ｇ·ｍｏｌ－1＋26ｇ ① 再由反应前后硫酸根离子的物质的量守恒得： 3ｘ＋ｙ＝2Ｌ×0．25ｇ·ｍｏｌ－1 ② 联立①②解得ｘ＝0．1ｍｏｌ，ｙ＝0．2ｍｏｌ。因此硫酸铁、硫酸铜的物质的量浓度分别为0．05ｍｏｌ·L－1和0.1ｍｏｌ·L－1。 ［思维拓展］ 质量守恒定律表示：参加化学反应的各种物质的质量总和，等于反应后生成物的各
物质的质量总和。依据该定律常可得出下列解题时实用的等式： （1）反应物的质量总和＝生成物的质量总和 （2）反应物减少的总质量＝产物增加的总质量 （3）反应体系中固体质量的增加（或减少）等于气体质量的减少（或增加） 二、元素守恒关系
例2.把铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入110ｍＬ4ｍｏｌ·Ｌ－1盐酸中，充分反应后产生896 ｍLＨ2（标准状况），残留固体1．28ｇ。过滤，滤液中无Ｃｕ2＋。将滤液加水稀释到200ｍＬ，测得其中ｃ（Ｈ＋）为0．4ｍｏｌ·Ｌ－1。试求原混合物的总质量。 ［思路探索］因滤液显酸性（即盐酸过剩），所以，残留固体只可能是铜，据题意可得反应物和
生成物变化的“纲要信号”图：
由Ｃｕ元素守恒可得ｎ（ＣｕＯ）＝ｎ（Ｃｕ）＝1．28ｇ／64ｇ·ｍｏｌ－1＝0．02ｍｏｌ 由氯元素守恒可得： 2ｎ（ＦｅＣｌ2）＋ｎ（ＨＣｌ余）＝ｎ（ＨＣｌ总）＝0．44ｍｏｌ 即2ｎ（ＦｅＣｌ2）＋0．08ｍｏｌ＝0．44ｍｏｌ，则ｎ（ＦｅＣｌ2）＝0．18ｍｏｌ。 又由氢元素守恒可得： 2ｎ（生成Ｈ2Ｏ）＋2ｎ（Ｈ2）＋ｎ（ＨＣｌ余） ＝ｎ（ＨＣｌ总）＝0．44ｍｏｌ， 解得反应产物中水的物质的量为ｎ（生成Ｈ2Ｏ）＝0．14ｍｏｌ。 由氧元素守恒可得： 3ｎ（Ｆｅ2Ｏ3）＋ｎ（ＣｕＯ）＝ｎ（生成Ｈ2Ｏ）， 解得：ｎ（Ｆｅ2Ｏ3）＝0．04ｍｏｌ 最后由铁元素守恒可得： ｎ（Ｆｅ）＋2ｎ（Ｆｅ2Ｏ3）＝ｎ（ＦｅＣｌ2） 解得：ｎ（Ｆｅ）＝0．1ｍｏｌ 综上可知，原混合物总质量为： 56ｇ·ｍｏｌ－1×0．1ｍｏｌ＋160ｇ·ｍｏｌ－1×0．04ｍｏｌ＋80ｇ·ｍｏｌ－1×0．02ｍｏｌ＝13．6 ［思维拓展］在化学反应过程中，从某种意义上说可以认为是原子重新组合的过程，因此在反应
过程中某种元素的原子，在反应前后必定保持两种守恒关系（均体现出原子个数相等）：（1）原子的质量守恒；（2）原子的物质的量守恒。 三、电荷守恒关系
例3.已知2Ｆｅ2＋＋Ｂｒ2＝2Ｆｅ3＋＋2Ｂｒ－，当向100ｍＬ的ＦｅＢｒ2溶液中通入标准状况下的Ｃｌ23．36Ｌ，充分反应后测得形成的溶液中Ｃｌ－和Ｂｒ－的物质的量浓度相等，则原ＦｅＢｒ2溶液的物质的量浓度为多少? ［思路探索］由题供信息可知：Ｆｅ2＋的还原性强于Ｂｒ－的还原性；因此，通入Ｃｌ2后Ｆｅ2
＋应该全部被氧化成了Ｆｅ3＋。据题意知反应后的溶液中只有Ｆｅ3＋、Ｃｌ－、Ｂｒ－，且ｎ（Ｃｌ－）＝ｎ（Ｂｒ－）＝2ｎ（Ｃｌ2）＝2×3．36Ｌ／22．4Ｌ·ｍｏｌ－1＝2×0．15ｍｏｌ。据电荷守恒原理，必有： 3ｎ（Ｆｅ3＋）＝ｎ（Ｃｌ－）×1＋ｎ（Ｂｒ－）×1 解得：ｎ（Ｆｅ3＋）＝0．2ｍｏｌ 又由铁元素守恒知ｎ（Ｆｅ2＋）＝ｎ（Ｆｅ3＋）＝0．2ｍｏｌ。故原ＦｅＢｒ2溶液的物质的量浓度为： 0．2ｍｏｌ／0．1Ｌ＝2ｍｏｌ·Ｌ－1 ［思维拓展］在电解质溶液里或在离子化合物中，所含阴、阳离子的电荷数必定相等（电中性原
理），即阳离子的物质的量（或物质的量浓度）×阳离子的电荷数＝阴离子的物质的量（或物质的量浓度）×阴离子的电荷数。 四、电子守恒关系
例4.将14ｇ铁粉溶于1Ｌ稀硝酸中恰好完全反应，放出ＮＯ气体后称量所得溶液，发现比原溶液质量增加8ｇ，则原溶液中硝酸的浓度为（） A．0．4ｍｏｌ·Ｌ－1B．0．6ｍｏｌ·Ｌ－1 C．0.8ｍｏｌ·Ｌ－1D．1.0ｍｏｌ·Ｌ－1 ［思路探索］ 按常规解本题需先判断出反应中同时生成了+2、+3价的铁，然后再根据方程式求
解。若运用守恒原理则可避开繁琐的讨论和方程式的书写。 假设铁单质在反应中被氧化成+n价，由题意有： Ｆｅ－ｎｅ－→Ｆｅ（ＮＯ3）ｎ→ｎＨＮＯ3（反应中作酸用的） 1 ｎ ｎ （14／56）ｍｏｌ 0．25ｎｍｏｌ 0．25ｎｍｏｌ 由题意知，产生气体ＮＯ的质量为14ｇ－8ｇ＝6ｇ，物质的量为6ｇ／30ｇ·ｍｏｌ－1＝0．2ｍｏｌ。 则有ＨＮＯ3（反应起氧化剂作用的）＋3ｅ－→ ＮＯ 1 3 1 0．2ｍｏｌ 0．6ｍｏｌ 0．2ｍｏｌ 据电子的守恒原理可得0．25ｎ＝0．6；又由氮元素守恒原理可推知，反应中共消耗硝酸的物质的量为： 0．25ｎｍｏｌ＋0．2ｍｏｌ＝0．8ｍｏｌ 故选C。 例5.在100ｍL的ＦｅＢｒ2溶液中，通入2．24Ｌ的标准状况下的氯气，充分反应后，溶液中有1／3的 Ｂｒ－被氧化成溴单质。求原ＦｅＢｒ2溶液的物质的量浓度。 ［思路探索］ 设ＦｅＢｒ2溶液的物质的量浓度为ｘｍｏｌ·Ｌ－1，根据氧化还原反应中氧化剂
和还原剂得失电子数相等的原则知，Ｃｌ2所得电子的物质的量应等于Ｆｅ2＋和Ｂｒ－所失电子的物质的量之和。则有： 2．24Ｌ／22．4Ｌ·ｍｏｌ－1×2＝0．1ｘ×1＋（0．1ｘ／3）×2×1 解得ｘ＝1．2。因此，原ＦｅＢｒ2溶液的物质的量浓度为1．2ｍｏｌ·Ｌ－1。 ［思维拓展］ 氧化还原反应的本质是参加反应的原子间的电子转移（包括电子得失和电子对的偏
移）。在氧化还原反应过程中，氧化剂得到电子的总物质的量必定等于还原剂失去电子的总物质的量。在解有关氧化还原反应的试题（尤其是涉及多个氧化还原反应的综合题）时，运用电子守恒法可起到事半功倍的效果。 五、体积守恒关系
例6.将5．6ｇ铁粉与6．4ｇ硫粉在隔绝空气的条件下加热充分反应后冷却至室温，再在其固体中加入足量的稀硫酸反应至固体不再溶解，所制得的气体在0℃、1．01×10５Ｐａ下的体积约为（ ）。 Ａ．2．24Ｌ Ｂ．2．34ＬＣ．2．80Ｌ Ｄ．4．48Ｌ ［思路探索］ 加热时发生的化学反应为： Ｆｅ＋Ｓ＝ＦｅＳ 与足量稀硫酸发生的化学反应可能有： Ｆｅ＋Ｈ2ＳＯ4＝ＦｅＳＯ4＋Ｈ2↑ ＦｅＳ＋Ｈ2ＳＯ4＝ＦｅＳＯ4＋Ｈ2Ｓ↑ 从上述反应方程式分析可发现如下变化关系：Ｆｅ→ＦｅＳＯ4→Ｈ2；Ｆｅ→ＦｅＳ→Ｈ2Ｓ。即1ｍｏｌＦｅ经充分反应后，最终能生成1ｍｏｌ气体（可能是Ｈ2Ｓ，也可能是Ｈ2和Ｈ2Ｓ的混合气），而与硫粉的质量多少无关。因题中Ｆｅ粉的物质的量为0．1ｍｏｌ，所以，生成气体也恒为0．1ｍｏｌ，标准状况下的体积为2．24Ｌ。应选A。 ［思维拓展］ 在有些化学反应中，反应前、后气态物质的物质的量是不变的，即在相同的条件
下，反应前、后气体的体积守恒。例如： Ｈ2＋Ｃｌ22ＨＣｌ ＣＳ2＋3Ｏ2ＣＯ2＋2ＳＯ2 六、综合守恒关系
例7.已知有关物质及离子的氧化性顺序为：浓硫酸＞Ｆｅ3＋＞Ｈ＋。现将30ｇ铁粉（过量）与44．0ｍＬ浓硫酸在加热条件下充分反应，共收集到11．2Ｌ（标准状况）气体，其质量为19．6ｇ。试计算： （1）浓硫酸的物质的量浓度； （2）反应后剩余铁粉的质量。 ［思路探索］ 若根据题供信息“有关物质及离子的氧化性顺序为：浓硫酸＞Ｆｅ3＋＞Ｈ＋”分析
解题，那么应该根据氧化还原反应的“次序规律”分别考虑铁粉依次与浓硫酸、Ｆｅ3＋、Ｈ＋（即稀硫酸）的反应，其实，这是一条陷阱信息，只要抓住“铁粉过量”这一关键信息，便不难推知：最后的溶液中必定只有ＦｅＳＯ4这一种溶质。那么，综合运用“电子守恒”、“质量守恒”及“元素守恒”即可巧妙解答此题。 设参加反应的铁粉的物质的量为ｘ，由题意知，混合气体的成分应为ＳＯ2、Ｈ2的混合气，物质的量总和为11．2Ｌ／22．4Ｌ·ｍｏｌ－1＝0．5ｍｏｌ，则混合气体的平均摩尔质量为： 19．6ｇ÷0．5ｍｏｌ＝39．2ｇ·ｍｏｌ－1 所以，混合气体中的ＳＯ2、Ｈ2体积比（即物质的量之比）为：37．2∶24．8＝3∶2，即生成的ＳＯ2、Ｈ2的物质的量分别为0．3ｍｏｌ和0．2ｍｏｌ。 Ｆｅ－2ｅ－——→Ｆｅ2＋ Ｈ2ＳＯ4＋2ｅ－——→ＳＯ2 2Ｈ＋＋2ｅ－——→Ｈ2 根据电子守恒原理可得： 2ｘ＝0．3ｍｏｌ×2＋0．2ｍｏｌ×2＝1．0ｍｏｌ 解得：ｘ＝0．5ｍｏｌ 实际参加反应的铁粉质量为0．5ｍｏｌ×56ｇ·ｍｏｌ－1＝28ｇ，由质量守恒原理知剩余铁粉质量为30ｇ－28ｇ＝2ｇ。 又由铁元素守恒知最后溶液中ＦｅＳＯ4的物质的量也应为0．5ｍｏｌ。 又据硫元素守恒知： ｎ（Ｈ2ＳＯ4）＝ｎ（ＦｅＳＯ4）＋ｎ（ＳＯ2） ＝0．5ｍｏｌ＋0．3ｍｏｌ＝0．8ｍｏｌ 浓硫酸的物质的量浓度为： 0．8ｍｏｌ／0．044Ｌ＝18．2ｍｏｌ·Ｌ－1
［思维拓展］ 涉及铁元素及其化合物的计算题很多，解这类题时，建议解题者首先考虑“守恒”
原理的应用，具备“守恒意识”是快速准确解答此类题的关键，因为大部分情况下，发生在溶液中的反应均具备上述诸种守恒关系。 15．某混合溶液中可能含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl、Na2CO3、KCl中的几种 物质，往该溶液中逐滴加入NaOH溶液，产生沉淀的物质的量(n)与加入的NaOH溶 液体积(V)的关系如右图所示．回答下列问题： (1)溶液中一定含有的溶质是____________(填化学式)． (2)溶液中一定不含有的溶质是__________________(填化学式)． (3)溶液中可能含有的溶质是________(填名称)，判断该物质是否存在的实验方法是______，现象是________ (4)分别写出AB段、BC段发生的离子方程式： ①AB段为_______________________________②BC段为_______________________________． 16.把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量的水后，产生1.16g白色沉淀。再向所得悬浊液中逐滴加入1.00mol/L HCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的关系如右图所示。试回答： （1）A点的沉淀物为 ，B点的沉淀物为 。 （2）写出A点到B点发生反应的离子方程式 （3）C点溶液的体积为 mL。 （4）原混合物中MgCl2的物质的量是 ， AlCl3的物质的量是 ，NaOH的质量是 。