高三化學教案：過渡元素
【易錯指津】
1.NO3-與Fe2+在酸性條件下，不能共存。
2.過量的Fe與硝酸作用，或在Fe和Fe2O3的混合物中加入鹽酸，要注意產生的Fe3+還可以氧化單質Fe這一隱含反應：Fe+2Fe3+=3Fe2+。
3.注意FeCl3、Fe2(SO4)3的水溶液蒸干所得剩余固體的區別。
FeCl3溶液加熱濃縮時，因Fe3+水解和HCl的揮發，得到的固體為Fe(OH)3，如灼燒后得到紅色的Fe2O3固體。但Fe2(SO4)3溶液蒸干時，因硫酸是難揮發性酸，將不能得到Fe(OH)3固體。
4.忽視亞鐵鹽及Fe(OH)2易被空氣中氧氣氧化成三價鐵的化合物。如某溶液中加入堿溶液后，最終得到紅褐色沉淀，并不能斷定該溶液中一定含有Fe3+，而也可能含有Fe2+。
5.忽視鐵單質與強氧化性物質反應時，也有生成二價鐵化合物的可能性。反應中若鐵為足量，最終鐵元素將以二價鐵形式存在，因為2Fe3++Fe=3Fe2+。
【典型例題評析】
例1久置于空氣中的下列物質，因被氧化而呈黃色的是(2000年全國高考題)
A.濃HNO3B.氯化亞鐵溶液C.溴苯D.溴化銀
思路分析：本題考查的是常見的“黃色體系”有四種固體：溴化銀、硫、過氧化鈉、三硝基甲苯;外加幾種黃色溶液：濃HNO3(因溶液中有NO2氣體)、工業鹽酸(含Fe3+離子)、不純的硝基苯(因溶有NO2)、亞鐵鹽溶液(因含Fe3+離子)等。對于該題除考查物質的物理性質顏色之外，還附加了一個條件：“因被氧化”，因此，只能考慮B選項。
答案：B
方法要領：本題是“氧化”概念與化合物的物理、化學性質的結合。該題看似簡單，但很容易選錯，關鍵注意答題時要看清題目的限制條件，并把握全面。抓住“氧化”這一特征便可。
例2某溶液中有NH4+、Mg2+、Fe2+和Al3+4種離子，若向其中加入過量的NaOH溶液，微熱并攪拌，再加入過量的鹽酸，溶液中大量減少的陽離子是(1996年全國高考題)
A.NH4+B.Mg2+C.Fe2+D.Al3+
思路分析：各離子在加入NaOH溶液和HCl的變化過程中，離子變化為：NH4+→NH3;Mg2+→Mg(OH)2→Mg2+;Fe2+→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe3+;Al3+→AlO2-→Al3+。只有A和C的離子數減小。
答案：A、C
方法要領：題中涉及多種陽離子在強酸、強堿溶液中的發生的變化。分析各離子的變化過程，從而搞清數目是否改變。注意試劑的用量及反應條件，如微熱。
本題考查了兩個知識點：(1)NH4+在堿性受熱條件下不穩定;(2)Fe2+易變質，特別在堿性條件下Fe(OH)2→Fe(OH)3速率極快。
例3將鐵屑溶于過量鹽酸后，再加入下列物質，會有三價鐵生成的是(1998年全國高考題)
A.硫酸B.氯水C.硝酸鋅D.氯化銅
思路分析：本題考查Fe2+與Fe3+相互轉化。其中A項中加入硫酸，無任何反應;若加入B項中氯水，因2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，故有Fe3+生成;C項中加入Zn(NO3)2，因溶液中有H+，發生反應：3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O，C正確;D項中加入CuCl2無反應發生。
答案：B、C
方法要領：Fe2+有較強的還原性，易被氧化成Fe3+;對于NO3-的隱蔽氧化性，應用時應高度警惕;在離子共存、離子方程式正誤判斷，及還原性物質在酸性環境中遇NO3-時，往往要考慮其氧化性。
例4制印刷電路時常用氯化鐵溶液作為“腐蝕液”：發生的反應為2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2向盛有氯化鐵溶液的燒杯中同時加入鐵粉和銅粉，反應結束后，下列結果不可能出現的是
A.燒杯中有銅無鐵B.燒杯中有鐵無銅
C.燒杯中鐵、銅都有D.燒杯中鐵、銅都無
思路分析：向盛有FeCl3溶液的燒杯中同時加入鐵粉和銅粉，由于Fe的還原性比Cu強，Fe3+首先應與Fe反應，如果Fe3+有剩余，剩余的Fe3+再與Cu反應。鐵粉未反應完時銅粉就不會被氧化，所以不可能出現燒杯中有鐵無銅的現象，故應選B。其他三個選項的情況都可能再現。當FeCl3過量或恰好完全反應時，Fe、Cu均無剩余，即選項D，反應后溶液中有Fe3+、Fe2+、Cu2+或Fe2+、Cu2+。當FeCl3不足量時，有兩種情況：①Fe粉有剩余，則Cu尚未參加反應，即選項C，反應后溶液中只有Fe2+(不考慮H+、OH-);②鐵粉無剩余，則Cu反應了一部分或尚未參加反應，即選項A，反應后溶液中有Fe2+、Cu2+或只有Fe2+。
答案：B
方法要領：此題涉及氧化還原反應的一個規律：當一種氧化劑氧化幾種還原劑時，首先氧化最強的還原劑，待最強的還原劑完全氧化后，多余的氧化劑再依次氧化次強的還原劑。一種還原劑還原幾種氧化劑時與此類似。
金屬越活潑，還原性越強，不過對變價金屬所形成的中間價態的陽離子與高價態的陽離子其氧化性是不同的。常見的金屬陽離子氧化性順序為：
K+
由上表知，Fe3+的氧化性比Cu2+強，才會發生題中介紹的印刷電路腐蝕原理的反應。
例5在由Fe、FeO、和Fe2O3組成的混合物中加入100mL2mol/L的鹽酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL氣體(標準狀況)，此時溶液中無Fe3+離子，則下列判斷正確的是(1997年上海高考題)
A.混合物里3種物質反應時消耗鹽鹽酸的物質的量濃度之比為1:1:3
B.反應后所得溶液中的Fe2+離子與Cl-離子的物質的量濃度之比為1:2
C.混合物里，FeO的物質的量無法確定，但Fe比Fe2O3的物質的量多
D.混合物里，Fe2O3的物質的量無法確定，但Fe比FeO的物質的量多
思路分析：根據題意，n(HCl)=0.2mol，生成n(H2)=0.448L/22.4L.mol-1=0.02mol。
因氧化性：Fe3+>H+，所以Fe先與Fe3+反應后再還原H+，由Fe+2Fe3+=3Fe2+(1molFe還原1molFe2O3)，和Fe與H+反應放出H2，可知n(Fe)>n(Fe2O3);由反應后溶液中溶質全為FeCl2知，n(Fe2+):n(Cl-)=1:2;至于混合物中Fe、Fe2O3及FeO之間量的關系，無從知道。
答案：B、C
方法要領：可用圖示分析反應過程，以幫助理解：
例6下圖中的每一方格表示有關的一種反應物或生成物,其中粗框表示初始反應物(反應時加入或生成的水,以及生成沉淀J時的其他產物均已略去)。(1994年全國高考題)
請填寫下列空白:
(1)物質B是、F是________、J是。
(2)反應①的離子方程式是_____________________。
思路分析：飽和食鹽水電解的產物是NaOH、Cl2、H2。三者之間存在的反應是：H2+Cl2=2HCl、2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O，由圖示：B能與另外兩種生成物反應，所以B為Cl2;又B與A反應產物有兩種所以C一定為H2，A為NaOH，G為HCl;再由F+Cl2→I，F+HCl→H+H2，H+Cl2→I，可推知F為變價金屬，可確定為Fe;H和I分別為FeCl2和FeCl3;最后注意理解D與H、I反應。由題知D、E為NaCl、NaClO，通過上述分析可認定D應NaClO，有關反應為：I→J：Fe3++3ClO-+3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO，發生了雙水解反應。而H→J可理解為生成Fe(OH)2，但HClO有強氧化性而將Fe(OH)2氧化為Fe(OH)3。
答案：(1)Cl2(或氯氣)，Fe(或鐵)，Fe(OH)3(或氫氧化鐵)(2)Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O
方法要領：本題的難點，是確定F為何種物質。其推斷方法：先推斷F為何種類型的物質，因F+Cl2→I，F+HCl→H+H2，所以F必為金屬。再推斷這種金屬的特點，因I、H均為氯化物，又H+Cl2→I，所以F是變價金屬，而我們熟知的變價金屬是鐵。先確定物質的種類，再確認具體物質，這是解推斷題中常用的方法。因為它能分解難點，使一步推斷的目標更具體、更明確。思路也變得非常清晰。
例7Cu+在酸性溶液中不穩定,可發生自身氧化還原反應生成Cu2+和Cu。現有濃硫酸、濃硝酸、稀硫酸、稀硝酸、FeCl3稀溶液及pH試紙，簡述如何用簡便的實驗方法來檢驗CuO經氫氣還原所得紅色產物中是否含有堿性氧化物Cu2O。
(責任編輯：郭峰)
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