考点13 化工流程中铁化合物的处理-2020高考化学考点剖析

考点13 化工流程中铁化合物的处理 1.（2019全国Ⅲ卷）高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题： 相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ Ni2+ 开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9 沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9 （1）“滤渣1”含有S和__________________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________。 （2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将________________________。 （3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。 （4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是______________。 （5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是_____________________________________________________________________。 （6）写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。 （7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=时，z=___________。 2.（2019江苏）聚合硫酸铁[Fe2(OH)6-2n(SO4)n]m广泛用于水的净化。以FeSO4·7H2O为原料，经溶解、氧化、水解聚合等步骤，可制备聚合硫酸铁。 （1）将一定量的FeSO4·7H2O溶于稀硫酸，在约70 ℃下边搅拌边缓慢加入一定量的H2O2溶液，继续反应一段时间，得到红棕色黏稠液体。H2O2氧化Fe2+的离子方程式为________；水解聚合反应会导致溶液的pH________。 （2）测定聚合硫酸铁样品中铁的质量分数：准确称取液态样品3.000 g，置于250 mL锥形瓶中，加入适量稀盐酸，加热，滴加稍过量的SnCl2溶液（Sn2+将Fe3+还原为Fe2+），充分反应后，除去过量的Sn2+。用5.000×10−2 mol·L−1 K2Cr2O7溶液滴定至终点（滴定过程中 与Fe2+反应生成Cr3+和Fe3+），消耗K2Cr2O7溶液22.00 mL。 ①上述实验中若不除去过量的Sn2+，样品中铁的质量分数的测定结果将________（填“偏大”或“偏小”或“无影响”）。 ②计算该样品中铁的质量分数（写出计算过程）_____。 只要是化工流程中铁杂质除去，一般都是先氧化为Fe3+，最好的氧化剂是绿色氧化剂H2O2，也可以选用HNO3、Cl2、NaClO、NaClO3、MnO4-等，根据题目中的条件确定；氧化后根据铁离子水解，使其转化为沉淀，一般调节pH≤2.8，调节pH可以加碱，也可以根据题目占的条件加相应的金属氧化物、难溶的氢氧化物、或难溶的碳酸盐。 典例1（安徽省皖中名校联盟2019届高三10月联考）钛(22Ti)由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。钛铁矿主要成分为FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下： (1)Ti位于元素周期表中的位置为________。钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，其原因是_______。 (2)过程①中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是_________。 (3)过程②中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是___________。 (4)写出由滤液D生成FePO4的离子方程式____________________________________。 (5)由流程图可知FePO4制备LiFePO4的化学方程式是_________________________。 典例2（安徽省安庆市第一中学2017届高三第三次模拟）某化学兴趣小组利用工业废弃固体（主要成分为Cu2S和FeS2）制备硫酸铜溶液和硫