铁元素转化 · 判断训练

从矿石到金属:
选择转化路线

先别急着背“谁能转谁”。每次转化都先问三件事:铁的化合价变了吗?电子从哪里来或往哪里去?旁观离子会不会带来不需要的杂质?

Fe

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?

配平检查:电子与原子都要对账

以 Fe²⁺ 被 H₂O₂ 氧化为例

先看价态:每个 Fe²⁺ 失去 1 个电子;H₂O₂ 在酸性条件下得到电子并生成水。请填入最简整数系数(空格按 1 处理)。

Fe²⁺+H₂O₂ + 2H⁺ →Fe³⁺ + 2H₂O
提示:Fe²⁺ 与 Fe³⁺ 的系数必须相同。
2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ → 2Fe³⁺ + 2H₂O

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。