第3章 热点专攻5 工艺流程中的含铁化合物（Word教参）-【优化指导】2024高考化学一轮复习高中总复习·第1轮（鲁科版 新教材 新高考）

热点专攻5　工艺流程中的含铁化合物 1.工艺流程中含铁化合物的制备“两防” 2.含铁化合物制备的“微流程”设计 【例1】(2023·湖北省七市州联合调研)以赤铁矿(主要成分为Fe2O3，含少量Al2O3)为原料制备无水FeCl2的工艺流程如下。下列说法错误的是(　　) A.试剂1可用NaOH溶液 B.鉴别溶液2中金属阳离子可用K3[Fe(CN)6]溶液 C.反应3为化合反应 D.将溶液3蒸干不能制得无水FeCl2 B　解析：试剂1为NaOH溶液，加入试剂的目的是将Al2O3溶解转化为Na[Al(OH)4]，从而除去杂质，A正确；溶液2为FeCl3溶液，鉴别溶液中的Fe3＋应选择KSCN溶液，B错误；反应3为FeCl3溶液与Fe发生化合反应生成FeCl2，C正确；FeCl2中Fe2＋具有还原性和水解性，若直接将溶液蒸干无法制得无水FeCl2，应隔绝空气，在HCl气流中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到无水FeCl2，D正确。 3.含铁化合物制备的“综合流程”设计 【例2】(2023·天津东丽区模拟)工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下： 已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示： 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 开始沉淀 2.3 7.5 3.4 完全沉淀 3.2 8.3 4.7 回答下列问题： (1)反应Ⅰ中发生的氧化还原反应的化学方程式为_______________________________，__________________________________。 (2)加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的________(填“Fe3＋”“Fe2＋”或“Al3＋”)沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是______________________________________。 (3)反应Ⅱ的离子方程式为___________________________________________________。在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作________。若参与反应的O2有11.2 L(标准状况)，则相当于节约NaNO2的物质的量为________。 (4)碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe(OH)]2＋，可部分水解生成[Fe2(OH)4]2＋聚合离子。该水解反应的离子方程式为________________________________________________________。 (5)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2＋及NO。为检验所得产品中是否含有Fe2＋，应使用的试剂为________________(填标号)。 A.氯水 B.KSCN溶液 C.NaOH溶液 D.酸性KMnO4溶液 [思路剖析] ①反应Ⅰ 废铁屑含少量氧化铝、氧化铁等，加入稀硫酸溶解，生成FeSO4、Al2(SO4)3 ②搅拌 加入NaHCO3，Al3＋和HCO发生水解相互促进的反应，生成Al(OH)3沉淀 ③反应Ⅱ FeSO4溶液加入H2SO4、NaNO2，发生氧化还原反应生成Fe3＋、NO 答案：(1)Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑　Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4 (2)Al3＋　加快反应速率(或使反应物充分接触) (3)Fe2＋＋NO＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O　氧化剂　2 mol (4)2[Fe(OH)]2＋＋2H2O[Fe2(OH)4]2＋＋2H＋　(5)D 解析：(1)根据题意及流程图分析知，反应Ⅰ中发生的反应为Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4，Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，其中后两个反应属于氧化还原反应。 (2)反应Ⅰ后溶液的成分为FeSO4和Al2(SO4)3的混合溶液，经加入NaHCO3、搅拌、过滤后得FeSO4溶液，所以加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的Al3＋沉淀，该工艺流程中“搅拌”的作用是加快反应速率。 (3)反应Ⅱ中NaNO2中氮元素的化合价由反应前的＋3价降为反应后NO中的＋2价，则FeSO4中铁元素的化合价必然升高，由Fe2＋转化为Fe3＋，反应的离子方程式为Fe2＋＋NO＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O，反应Ⅱ的目的是利用氧化剂将Fe2＋氧化为Fe3＋，O2与NaNO2在反应中作氧化剂；n(O2)＝0.5 mol，则得到电子0.5 mol×4