情境:某样品以赤铁矿(主要成分为 Fe₂O₃)为线索,想依次获得铁、Fe²⁺ 与 Fe³⁺ 的信息。下面每一关只选最贴合目标且便于控制杂质的思路;这是纸面判断训练,不对应实际操作方案。
矿石中的 Fe(Ⅲ)Fe 单质Fe²⁺Fe³⁺
赤铁矿Fe₂O₃Fe 为 +3 价
金属铁FeFe 为 0 价
亚铁离子Fe²⁺失去 2 e⁻
铁离子Fe³⁺再失去 1 e⁻
把路线走出来
每关作答后看“电子账本”
① Fe₂O₃ → Fe:谁来给电子?
目标是把 Fe(Ⅲ) 还原为 Fe。选择能体现“氧化铁被还原”的条件。
② Fe → Fe²⁺:产物里该保留谁?
若希望溶液中直接得到 FeSO₄,且不额外带入新的阴离子,哪种思路最简洁?
③ Fe²⁺ → Fe³⁺:氧化剂留下什么?
在酸性条件下把 Fe²⁺ 氧化为 Fe³⁺。若优先考虑不引入新的金属阳离子和常见阴离子,哪种氧化剂的“尾巴”最少?
置换的“方向盘”
不要只盯着溶液颜色将铁片放入 CuSO₄ 溶液,铁比铜活泼:Fe 把 Cu²⁺ 还原为 Cu,自己变成 Fe²⁺。若想让溶液中的主要铁盐仍是 FeSO₄,硫酸根正好可以继续充当旁观离子。
Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu
可观察到的线索:铁片表面可能出现红色固体,蓝色溶液颜色变浅。这些现象指向 Cu²⁺ 减少、Cu 析出;但“有颜色变化”本身并不是判断氧化还原方向的唯一依据。
路线完成。 你已经把“背反应”转换成了三步判断:先看价态确定氧化还原,再看电子去向,最后检查旁观离子是否适合目标产物。