第3章 第1节 铁及其化合物-【创新教程】2025年高考化学总复习大一轮教师用书word（鲁科单选版）

第一节　铁及其化合物 课程标准 核心素养(教师用书独具) 1．结合真实情景中的应用实例或通过实验探究，了解铁及其重要化合物的主要性质 2．了解铁及其重要化合物在生产、生活中的应用 3．了解铁及其化合物的制备方法 1．宏观辨识与微观探析：认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件 2．科学探究与创新意识：能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究 3．科学态度与社会责任：利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识 考点一　铁及其氧化物和氢氧化物 一、铁 1．铁的存在：在地壳中铁的含量位于第　四　位，在自然界中主要以　化合　态存在。 2．铁的性质 (1)物理性质 纯铁具有　银白　色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性。纯铁的抗腐蚀力相当强。 (2)化学性质：铁是较活泼的金属，发生化学反应时一般生成＋2价、＋3价两种价态的化合物。 Ⅰ.与非金属反应 化学方程式 与S反应 Fe＋SFeS 与I2反应 Fe＋I2FeI2 与O2反应 3Fe＋2O2Fe3O4 与Cl2反应 2Fe＋3Cl22FeCl3 结论 　O2、Cl2　的氧化性比　S、I2　的强 Ⅱ.与水反应 Fe与水蒸气反应的化学方程式为　3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　。 Ⅲ.与酸反应 a．与非氧化性酸反应产生氢气 Fe与稀H2SO4反应的化学方程式为　Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑　。 b．与氧化性酸反应不生成氢气 过量Fe与稀HNO3反应的化学方程式为　3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　。 少量铁与稀HNO3反应的化学方程式为　Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O　。 c．铁与硫酸、硝酸的混合溶液反应顺序总结 足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(若H＋量不足，该反应不再发生)。 铁遇冷的浓HNO3、浓H2SO4时表面会生成一层致密的氧化物薄膜，化学上称之为　钝化　，属于　化学　变化。 Ⅳ.与盐反应 Fe与CuSO4、FeCl3溶液反应的化学方程式分别为　Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu、Fe＋2FeCl3===3FeCl2　。 1．铁元素有＋2价、＋3价等价态，反应环境不同，反应产物也可能不同，铁与非氧化性酸反应生成Fe2＋。少量Fe与氧化性酸反应生成Fe3＋，过量Fe与氧化性酸反应生成Fe2＋。 2．许多题目将反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设置为隐藏反应，如Fe与Fe2O3的混合物溶于盐酸时，需要注意生成的Fe3＋还能氧化单质铁。 二、铁的氧化物和氢氧化物 1．铁的氧化物 物质 FeO (氧化亚铁) Fe2O3 (氧化铁) Fe3O4(Fe2O3·FeO) (四氧化三铁) 铁的价态 ＋2价 ＋3价 ＋2价(占)、＋3 价(占) 色、态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 俗名 无 铁红 磁性氧化铁 化 学 性 质 与非氧化 性酸反应 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===　Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O　 与氧化性 酸反应 3FeO＋10HNO3(稀)===　3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O　 Fe2O3＋6HNO3===2Fe(NO3)3＋3H2O 3Fe3O4＋28HNO3(稀)===9Fe(NO3)3＋NO↑＋　14H2O　 与还原性 酸反应 FeO＋2HI===FeI2＋H2O Fe2O3＋6HI===　2FeI2＋I2＋3H2O　 Fe3O4＋8HI===　3FeI2＋I2＋4H2O　 与还原 剂反应 FeO＋COFe＋CO2 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 2．铁的氢氧化物 物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 铁的价态 ＋2价 ＋3价 色、态 白色固体 红褐色固体 化 学 性 质 与非氧化 性酸反应 Fe(OH)2＋2HCl===FeCl2＋2H2O Fe(OH)3＋3HCl=== FeCl3＋3H2O 与氧化性 酸反应 3Fe(OH)2＋10HNO3(稀) ===　3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O　 Fe(OH)3＋3HNO3===Fe(NO3)3＋3H2O 与还原性 酸反应 Fe(OH)2＋2HI===FeI2＋2H2O 2Fe(OH)3＋6HI===　2FeI2＋I2＋6H2O　 热稳定性 不稳定：Fe(OH)2FeO＋H2O(隔绝空气) 不稳定：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 制法 可溶性碱与亚铁盐溶液反应 可溶性碱与铁盐溶液反应 转化 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，颜色变化：白色→灰绿色→红褐色 　1.分析铁的化合物时的“两分清” (1)价态要分清 要注意单质铁被不同氧化剂氧化时，产物不同；要注意不同价态的化合物所表现的不同的化学性质，如Fe3＋以氧化性为主，Fe2＋以还原性为主。 (2)颜色要分清 铁的化合物“五颜六色”，一定要记牢：Fe2＋溶液为浅绿色，Fe3＋溶液为棕黄色，Fe(SCN)3溶液为红色，Fe(OH)3胶体为红褐色，Fe(OH)2沉淀在空气中的颜色变化为白色→灰绿色→红褐色，Fe(OH)3沉淀为红褐色固体，Fe2O3为红棕色，Fe3O4、FeO、FeS均为黑色。 2．防止Fe(OH)2氧化的方法 (1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除其中的氧气。 (2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。 (3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。 (4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。 (5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)铁位于元素周期表中第四周期ⅧB族( × ) (2)FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，说明铁比铜金属性强( × ) (3)Fe分别与Cl2和盐酸反应所得氯化物相同( × ) (4)常温下可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸( √ ) (5)铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应生成物均为FeX2( × ) (6)铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4( √ ) (7)配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释( √ ) (8)Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3，在给定的条件下能实现转化( × ) 2．铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与______(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与__________反应时只生成＋2价铁；与______反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。 所选试剂：①Cl2　②O2　③H2O(g)　④S ⑤盐酸　⑥稀硝酸(足量)　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液　⑨FeCl3溶液 答案：①⑥　④⑤⑦⑧⑨　②③ ◆[题组1]　铁及其化合物的性质　 1．(2024·河北省沧州市调研)磁石有纳气平喘的功能，《本草经集注》中有磁石炮制用药的记载：能吸针者为上品，称净磁石，采集日久，为呆磁石；取上品武火煅至红透，醋淬，此法后代一直沿用，下列有关磁石说法正确的是(　　) A．上品净磁石为纯净物 B．净磁石采集日久变为呆磁石，是发生了分解反应的缘故 C．磁石的主要成分是Fe3O4 D．醋淬磁石涉及氧化还原反应 解析：C　[A项，由题意可知，上品净磁石为含有四氧化三铁的混合物，故A错误；B项，由题意可知，净磁石采集后放置日久表面的四氧化三铁被空气中氧气氧化为氧化铁，净磁石的磁性便会减退变为呆磁石，则净磁石采集日久变为呆磁石是因为发生了氧化还原反应，与分解反应无关，故B错误；C项，由题意可知，上品净磁石的主要成分为四氧化三铁，故C正确；D项，由题意可知，醋淬磁石涉及的反应为磁石表面的氧化铁与醋酸反应生成醋酸铁和水，反应中没有元素化合价发生变化，该反应不是氧化还原反应，故D错误。] 2．纳米Fe3O4晶体材料可以作为核磁共振造影增强剂，用于疾病的诊断和治疗，其制备过程如图所示，下列叙述不合理的是(　　) A．在反应②中，的作用可能是促进氯化铁水解 B．直接加热FeCl3溶液也可以得到Fe3O4 C．反应③的化学方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2 D．纳米四氧化三铁形成的分散系，有可能产生丁达尔效应 解析：B　[A.因反应②环丙胺不参加反应，但加快反应速率，即加快了氯化铁水解，A正确；B.直接加热FeCl3溶液，促进了氯化铁的水解，HCl易挥发，最终氢氧化铁分解生成氧化铁，不会得到四氧化三铁，B错误；C.由制备过程图可知，反应③的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知反应为：6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2，C正确；D.纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中，属于胶体分散系，则具有丁达尔效应，D正确。] ◆[题组2]　有关铁及其化合物的计算　 3．把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO，下列说法正确的是(　　) A．反应后生成的盐只为Fe(NO3)3 B．反应后生成的盐只为Fe(NO3)2 C．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1∶3 D．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为3∶1 解析：C　[由于铁的物质的量为＝0.4 mol，所以在反应的过程它失去的电子数应介于0.8 mol(此时只产生Fe2＋)和1.2 mol(此时只产生Fe3＋)之间，又产生0.3 mol NO2和0.2 mol NO，即反应过程中硝酸得到的电子数为0.3 mol×(5－4)＋0.2 mol×(5－2)＝0.9 mol，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2。设前者的物质的量为x，后者的物质的量为y，则由铁原子守恒可得x＋y＝0.4，由得失电子守恒得3x＋2y＝0.9 mol，解得x＝0.1 mol，y＝0.3 mol。] 4．有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为(　　) A．Fe2O3　　　　　　　　　 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7 解析：D　[根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05 mol∶0.2 mol＝1∶4，故该氧化物表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。] ◆[题组3]　Fe(OH)2的制备　 5．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是______(填序号)。 解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中加苯阻止了空气进入；④由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。 答案：①②③⑤ 　防止Fe(OH)2氧化的方法 (1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。 (2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。 (3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。 (4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。 (5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。 考点二　Fe2＋、Fe3＋的性质、转化及检验 一、亚铁盐和铁盐 1．亚铁盐(Fe2＋) 含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋既有　氧化　性，又有　还原　性，Fe2＋与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为　Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe　，　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　。 2．铁盐(Fe3＋) (1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈　棕黄　色，Fe3＋具有氧化性，Fe3＋与Cu反应的离子方程式为　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　。 (2)特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到　KSCN　时变成红色。 (3)易水解：FeCl3滴入沸水中的化学方程式：　FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl　。 二、Fe2＋、Fe3＋的检验 1．Fe2＋的检验 2．Fe3＋的检验 3．含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验 (1)Fe3＋的检验： (2)Fe2＋的检验： 　检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项 (1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可以氧化SCN－)。 (2)当溶液浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2＋和Fe3＋的存在。 (3)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4溶液，有干扰)。 (4)检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法 ①检验Fe2＋最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K3[Fe(CN)6]：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色)。 ②检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋( √ ) (2)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2的离子方程式为：Fe2＋＋2H＋＋H2O2===Fe3＋＋2H2O( × ) (3)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓( × ) (4)检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变红( √ ) (5)中性溶液中可能大量存在Fe3＋、K＋、Cl－、SO( × ) (6)FeFeCl2Fe(OH)2中的反应均能实现( × ) (7)向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。当再滴加几滴新制氯水后，混合液变成红色，则该溶液中一定含有SCN－( √ ) 2．下列括号内的为杂质，请选择合适的试剂进行除杂。 (1)Fe2＋(Fe3＋)：__________________________________________________________； (2)FeCl3(FeCl2)：________________________________________________________； (3)FeCl2(CuCl2)：________________________________________________________； (4)Fe(Al)：_____________________________________________________________； (5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：___________________________________________________； (6)Cu2＋(Fe2＋)：原溶液Cu2＋(Fe3＋)加过量__或__或________Fe(OH)3、Cu2＋含Cu2＋溶液。 答案：(1)加过量铁粉，过滤 (2)加氯水或H2O2 (3)加过量铁粉，过滤 (4)加过量强碱溶液，过滤 (5)加过量强碱溶液，过滤 (6)H2O2　Cl2　Cu(OH)2　CuO　Cu2(OH)2CO3 ◆[题组1]　Fe2＋、Fe3＋的相互转化　 1．SO2通入足量的Fe(NO3)3稀溶液中，溶液由棕黄色变为浅绿色，但立即又变成棕黄色，这时若滴入BaCl2溶液，会产生白色沉淀。针对上述一系列变化，下列说法不正确的是(　　) A．上述过程中，最终被还原的是NO B．从上述反应可以得出结论，氧化性：HNO3＞Fe3＋＞稀硫酸 C．上述过程中，会产生一种无色难溶于水的气体 D．假设通入的SO2完全反应，则同温同压下，SO2和逸出气体的体积比为1∶1 解析：D　[溶液由棕黄色变为浅绿色，但立即又变为棕黄色，Fe3＋被还原变为Fe2＋，后又被氧化为Fe3＋，所以最终被还原的是NO，A正确；溶液由棕色变为浅绿色，说明Fe3＋的氧化性强于稀硫酸，但在硝酸存在的前提下立即又变成棕黄色，说明Fe2＋迅速被氧化成Fe3＋，故硝酸的氧化性强于Fe3＋，综上所述氧化性：HNO3＞Fe3＋＞稀H2SO4，B正确；硝酸根离子和二氧化硫被氧化后产生的氢离子构成强氧化性体系，氧化Fe2＋时生成无色的NO气体，该气体是一种无色难溶于水的物质，C正确；上述过程中，最终被还原的是NO，故相当于二氧化硫与NO之间的氧化还原，根据电子守恒可知3SO2～2NO，反应消耗的SO2与逸出的NO的物质的量之比是3∶2，由于气体的体积之比等于它们的物质的量之比，D错误。] 2．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是(　　) A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋ B．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋ C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋ D．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋ 解析：D　[氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入铁粉后有固体剩余，Fe3＋一定不存在；若剩余固体全部都是Cu，溶液中还可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu和Fe，则溶液中不可能有Cu2＋和Fe3＋。] 　“铁三角”中的转化关系 ◆[题组2]　Fe2＋、Fe3＋的检验　 3．将0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2的是(　　) A．向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变红色 B．向混合液中滴入AgNO3溶液，有黄色沉淀生成 C．向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成 D．向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色 解析：A　[0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合，KI过量，向混合物中滴入KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中仍含有Fe3＋，能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，A项正确；KI过量，溶液中存在I－，B项错误；该反应生成Fe2＋，向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成，只能说明溶液中含有Fe2＋，不能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，C项错误；该反应生成I2，向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色，说明溶液中含有碘单质，不能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，D项错误。] 4．(2024·泰安市高三检测)古老而神奇的蓝色染料普鲁士蓝的合成方法如下(黄色溶液俗称黄血盐)，基于普鲁士蓝合成原理可以检测食品中是否含有CN－，方法是：在食品待测液中加入硫酸酸化，再用FeSO4碱性试纸检测，若试纸变蓝，说明食品中含有CN－。以下说法不正确　的是(　　) A．黄色溶液中铁元素的价态为＋2价 B．黄血盐溶液可以检测Fe3＋ C．反应ⅱ的离子方程式是3[Fe(CN)6]4－＋4Fe3＋===Fe4[Fe(CN)6]3↓ D．试纸变蓝的原因是FeSO4碱性试纸中的Fe2＋与CN－反应生成蓝色沉淀 解析：D　[A项，黄色溶液[Fe(CN)6]4－中CN为－1价，则铁元素的价态为＋2价，A项正确；B项，由ⅱ可知，黄血盐溶液与Fe3＋反应，生成蓝色沉淀，因此黄血盐溶液可以用于检验Fe3＋，B项正确；C项，有流程图可知，反应ⅱ的离子方程式是3[Fe(CN)6]4－＋4Fe3＋===Fe4[Fe(CN)6]3↓，C项正确；D项，普鲁士蓝检测食品中是否含有CN－，碱性条件，Fe2＋与CN－反应生成[Fe(CN)6]4－，Fe2＋被空气中的氧气氧化成Fe3＋，[Fe(CN)6]4－与Fe3＋反应使普鲁蓝试纸变蓝，D项错误。] ◆[题组3]　拓展应用　 5．(全国卷Ⅲ)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＝______。 解析：(1)Si元素以SiO2或不溶性硅酸盐存在，SiO2与硫酸不反应，所以滤渣1中除了S还有SiO2；在硫酸的溶浸过程中，二氧化锰和硫化锰发生了氧化还原反应，二氧化锰作氧化剂，硫化锰作还原剂，化学方程式为MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O；(2)二氧化锰作为氧化剂，使得MnS反应完全，且将溶液中Fe2＋氧化为Fe3＋；(3)由表中数据知pH在4.7时，Fe3＋和Al3＋沉淀完全，所以应该控制pH在4.7～6之间；(4)根据题干信息，加入Na2S除杂为了除去锌离子和镍离子，所以滤渣3是生成的沉淀ZnS和NiS；(5)由HFH＋＋F－知，酸度过大，F－浓度降低，使得MgF2Mg2＋＋2F－平衡向沉淀溶解方向移动，Mg2＋沉淀不完全；(6)根据题干信息沉锰的过程是生成了MnCO3沉淀，反应的离子方程式为：Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O；(7)根据化合物中各元素化合价代数和为0的规律可得：1＋2x＋3y＋4z＝4，已知，x＝y＝，带入计算得：z＝。 答案：(1)SiO2(不溶性硅酸盐)　MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O (2)Fe2＋氧化为Fe3＋ (3)4.7　(4)NiS和ZnS (5)F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2Mg2＋＋2F－平衡向右移动 (6)Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O (7) 考点三　(素养)“价—类二维图”在铁及其重要化合物转化关系中的应用 一、铁及其重要化合物转化关系(“价一类二维图”) 化合价变化 转化关系 方程式 0→＋2 0→＋3 Fe→Fe2＋ Fe→Fe3O4 Fe→Fe3＋ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑， 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 3Fe＋2O2Fe3O4,3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 2Fe＋3Cl22FeCl3 ＋2→＋3 ＋2→0 Fe2＋→Fe3＋ Fe(OH)2→ Fe(OH)3 FeO→Fe 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，2Fe2＋＋H2O2 ＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 CO＋FeOFe＋CO2 ＋2→＋2 Fe2＋→Fe(OH)2 FeO→Fe2＋ Fe(OH)2→Fe2＋ Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O ＋3→0 ＋3→＋2 Fe2O3→Fe Fe3＋→Fe2＋ 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋ ＋3→＋3 Fe2O3→Fe3＋ Fe3＋→Fe(OH)3 Fe(OH)3→Fe3＋ Fe(OH)3→Fe2O3 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 二、Fe2＋和Fe3＋的转化 Fe2＋Fe3＋ 完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件。 1．将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀： 　H2S＋2Fe3＋===2Fe2＋＋S↓＋2H＋　。 2．将FeCl3溶液滴入KI­淀粉溶液，溶液变蓝： 　2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2　。 3．用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔： 　Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋　。 4．将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中： 　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　。 5．FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出： 　3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O　。 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物( × ) (2)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物( × ) (3)FeCl3可与铜发生置换反应( × ) (4)Fe2＋既可以转化为Fe，又可以转化为Fe3＋，因此Fe2＋既有还原性又有氧化性( √ ) (5)Fe(OH)2在空气中加热可以生成FeO( × ) 2．(2024·枣庄市高三检测)铁元素是重要的金属元素，含有铁元素的物质在人类的生产生活中有着重要的应用。Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＜0是炼铁工业中的主反应。在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是(　　) A．Fe(OH)3(s)FeO(aq) B．FeCl3(aq)Fe(OH)3(胶体) C．Fe2＋(aq)Fe D．Fe2O3FeSO4(aq) 解析：A　[A项，KClO具有强氧化性，能将氢氧化铁氧化为高铁酸根，A正确；B项，饱和氯化铁溶液滴入沸水中制备氢氧化铁胶体，B错误；C项，铜的还原性比铁弱，不能将亚铁离子还原为铁单质，C错误；D项，氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁，铁的化合价为＋3价，D错误。] ◆[题组1]　铁及其化合物间的转化　 1．(双选)(2024·青岛四区县高三期中)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，湿法制备高铁酸钾的工艺流程如下。下列说法正确的是(　　) A．若反应①产物n(NaClO)∶n(NaClO3)＝5∶1，则n(NaCl)∶n(NaClO)＝2∶1 B．反应②中Fe(NO3)3体现还原性 C．反应③用NaOH溶液作强碱性溶液 D．理论上，6.72 L(STP)Cl2参加反应可得到0.1 mol K2FeO4 解析：AB　[由流程可知，氯气和氢氧化钠溶液反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，生成的次氯酸钠和硝酸铁、氢氧化钠反应生成高铁酸钠，反应的离子方程式是2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O，加入KOH溶液，将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4，有利于高铁酸钾析出，经过滤得到K2FeO4固体，以此解答该题。A.若反应①产物n(NaClO)∶n(NaClO3)＝5∶1，可设分别为5 mol和1 mol，n(NaCl)＝5 mol×1＋1 mol×5＝10 mol，则n(NaCl)∶n(NaClO)＝10∶5＝2∶1，故A正确；B.反应②为2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O，Fe(NO3)3体现还原性，故B正确；C.据分析可知，反应③加入KOH溶液作强碱性溶液，故C错误；D.据分析可知，Cl2和K2FeO4的关系为Cl2～NaClO～FeO～K2FeO4；6.72 L(STP)Cl2物质的量为＝0.3 mol，所以理论上得到0.2 mol K2FeO4；故D错误。] 2．化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价—类”二维图。铁元素的“价—类”二维图如图所示，下列说法正确的是(　　) A．工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应为置换反应 B．Fe3O4中铁元素为＋4价 C．维生素C能将Fe3＋转化为Fe2＋，该过程中维生素C作还原剂 D．Fe(OH)2浊液露置于空气中，由白色立即变为红褐色 解析：C　[A.用CO还原Fe2O3，反应物中没有单质，故该反应不是置换反应，A项错误；B.Fe3O4中部分铁元素显＋3价，部分铁元素显＋2价，B项错误；C.维生素C将Fe3＋转化为Fe2＋，使Fe元素发生还原反应，维生素C表现出还原性，作还原剂，C项正确；D.Fe(OH)2浊液露置于空气中易被空气氧化，白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，D项错误。] ◆[题组2]　基于Fe2＋、Fe3＋相互转化的实验探究　 3．(2024·菏泽一中检测)某化学小组同学通过实验研究FeCl3溶液与Cu粉发生的氧化还原反应，实验记录如下表所示：已知：Cu2＋＋Cu＋4Cl－===2[CuCl2]－，[CuCl2]－CuCl↓(白色)＋Cl－ 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 实验 步骤 充分振荡，加入2 mL蒸馏水 充分振荡，加入2 mL蒸馏水 充分振荡，加入2 mL蒸馏水 实验 现象 铜粉消失，溶液黄色变浅，加入蒸馏水后无明显现象 铜粉有剩余，溶液黄色褪去，加入蒸馏水后生成白色沉淀 铜粉有剩余，溶液黄色褪去，变成蓝色，加入蒸馏水后无白色沉淀 下列说法错误的是(　　) A．实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Fe3＋均被还原 B．实验Ⅰ中加入铜粉充分反应后，溶液中铜以[CuCl2]－的形式存在 C．实验Ⅱ中所得白色沉淀能溶于饱和NaCl溶液 D．向实验Ⅲ反应后的溶液中加入饱和NaCl溶液可能出现白色沉淀 解析：B　[实验Ⅰ：少量铜粉加入1 mL 0.1 mol/L氯化铁溶液，充分振荡，加2 mL蒸馏水，铜粉消失，溶液黄色变浅，加入蒸馏水后无明显现象，说明铁离子氧化铜生成铜离子；实验Ⅱ：过量铜粉加入1 mL 0.1 mol/L氯化铁溶液，充分振荡，加2 mL蒸馏水，铜粉有剩余，溶液黄色褪去，铁离子全部和铜反应，加入蒸馏水后生成白色沉淀，说明铜被氧化的产物中有亚铜离子，生成CuCl白色沉淀；实验Ⅲ：过量铜粉加入1 mL 0.05 mol/L硫酸铁溶液﹐充分振荡，加2 mL蒸馏水，铜粉有剩余，溶液黄色褪去，变成蓝色，加入蒸馏水后无白色沉淀，说明铁离子反应完全，生成的溶液中可能含铜离子和亚铜离子，据此分析判断。A.实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液黄色变浅或褪去，均涉及Fe3＋被还原，A正确﹔B.实验Ⅰ中少量铜粉加入1 mL 0.1 mol/L氯化铁溶液，充分振荡，加2 mL蒸馏水，铜粉消失，溶液黄色变浅，加入蒸馏水后无明显现象，说明铁离子氧化铜生成铜离子，溶液中铜元素不是以[CuCl2]－的形式存在，B错误；C.实验Ⅱ中过量铜粉加入1 mL 0.1 mol/L氯化铁溶液，充分振荡，加2 mL蒸馏水，铜粉有剩余，溶液黄色褪去，铁离子全部和铜反应，加入蒸馏水后生成白色沉淀，说明铜被氧化的产物中有亚铜离子，生成CuCl白色沉淀，由于在溶液中存在平衡：[CuCl2]－CuCl↓(白色)＋Cl－，向其中加入饱和NaCl溶液，c(Cl－)增大，平衡逆向移动，CuCl白色沉淀转化为可溶性[CuCl2]－，因此白色沉淀能溶于饱和NaCl溶液，C正确；D.实验Ⅲ：过量铜粉加入1 mL 0.05 mol/L硫酸铁溶液﹐充分振荡，加2 mL蒸馏水，铜粉有剩余，溶液黄色褪去，变成蓝色，加入蒸馏水后无白色沉淀，说明铁离子反应完全，生成的溶液中可能含铜离子和亚铜离子，向其中加入NaCl饱和溶液，Cu＋与Cl－反应产生CuCl白色沉淀，D正确。] 4．已知三氯化铁的熔点为306 ℃，沸点为315 ℃，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解。某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验。 (1)装置的连接顺序为_______________________________________________________。 (2)饱和食盐水的作用是____________________________________________________。 (3)反应一段时间后熄灭酒精灯，冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，进行如下实验： ①淡黄色溶液中加入试剂X生成淡红色溶液的离子方程式为_______________________ ________________________________________________________________________。 ②淡红色溶液中加入过量H2O2后溶液红色加深的原因是_________________________ ________________________________________________________________________。 (4)已知红色褪去的同时有气体生成，经检验为O2。该小组同学对红色褪去的原因进行探究。 ①取褪色后的溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液，无明显变化；第二份滴加试剂X，溶液出现红色；第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀。 ②另取同物质的量浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X，溶液变红，再通入O2，无明显变化。 实验①说明：____________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 实验②的目的是________________________________________________________ ______________________________________________________________________； 得出结论：_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)浓硫酸具有吸水性，能作氯气的干燥剂，碱石灰具有碱性而吸收氯气，饱和食盐水吸收氯化氢且能抑制氯气溶解，装置排列顺序为气体的制取→洗气→干燥→氯气和铁的反应→尾气处理，所以装置连接顺序为a→g→h→d→e→b→c→f。(4)根据①滴加FeCl3溶液无明显变化，说明SCN－发生了反应而不是Fe3＋发生了反应，滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明生成了SO；根据②另取同物质的量浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X，溶液变红，再通入O2，无明显变化，说明O2不能氧化SCN－，所以氧化SCN－的为双氧水。 答案：(1)a→g→h→d→e→b→c→f (2)除去氯气中的氯化氢气体 (3)①Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3　②双氧水将Fe2＋氧化成Fe3＋，使Fe(SCN)3增多 (4)SCN－发生了反应而不是Fe3＋发生了反应　排除H2O2分解产生的O2氧化SCN－的可能　H2O2将SCN－氧化成SO [例]　(2023·浙江1月)探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是(　　) 实验方案 现象 结论 A 往FeCl2溶液中加入Zn片 短时间内无明显现象 Fe2＋的氧化能力比Zn2＋弱 B 往Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量K2SO4固体 溶液先变成血红色后无明显变化 Fe3＋与SCN－的反应不可逆 C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加KSCN溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有＋3价铁 D 向沸水中逐滴加5～6滴饱和FeCl3溶液，持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 Fe3＋先水解得Fe(OH)3胶体再聚集成Fe(OH)3沉淀 命题立意 试题情境 必备知识 关键能力 本题以实验方案、实验现象为载体，在简单熟悉研究对象及问题情境下，体现对物质性质、实验操作、化学反应及现象的基础性和综合性的考查 一是物质的转化与应用，包括与物质的性质相关的反应及反应产生的现象，二是实验方案与结论，体会实验操作的严密性 一是理解与辨析能力，要求掌握常见物质的性质，实验操作等基本知识，二是分析与推测能力，要求能够根据物质的性质推测发生的反应并分析实验现象，三是实验方案严密性，能够根据实验现象和实验结论，评价实验方案正误。 解析：D　[A项，FeCl2溶液中加入Zn片，Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋，溶液由浅绿色变为无色，Fe2＋的氧化能力比Zn2＋强，A错误；B项，溶液变成血红色的原因，Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，与SO和K＋无关，B错误；C项，铁离子可能先与单质铁生成亚铁离子，则溶液呈绿色，C错误；D项，向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，制取Fe(OH)3胶体，继续加热则胶体因聚沉变为沉淀，D正确。] 1．(2023·浙江6月)氯化铁是一种重要的盐，下列说法不正确的是(　　) A．氯化铁属于弱电解质 B．氯化铁溶液可腐蚀覆铜板 C．氯化铁可由铁与氯气反应制得 D．氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体 解析：A　[A.氯化铁能完全电离出铁离子和氯离子，属于强电解质，A错误；B.氯化铁溶液与铜反应生成氯化铜和氯化亚铁，可用来蚀刻铜板，B正确；C.氯气具有强氧化性，氯气与铁单质加热生成氯化铁，C正确；D.向沸水中滴加氯化铁饱和溶液，继续加热至液体呈红褐色，铁离子发生水解反应可得到氢氧化铁胶体，D正确。] 2．(2022·浙江6月，22)关于化合物FeO(OCH3)的性质，下列推测不合理　的是(　　) A．与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O B．隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O C．溶于氢碘酸(HI)，再加CCl4萃取，有机层呈紫红色 D．在空气中，与SiO2高温反应能生成Fe2(SiO3)3 解析：B　[A.由分析可知，化合物FeO(OCH3)中Fe的化合价为＋3价，故其与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O，反应原理为：FeO(OCH3)＋3HCl===FeCl3＋H2O＋CH3OH，A不符合题意；B.由分析可知，化合物FeO(OCH3)中Fe的化合价为＋3价，C的化合价为－1价，若隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O则得失电子不守恒，不符合氧化还原反应规律，即不可能生成FeO、CO2、H2O，B符合题意；C.由分析可知，化合物FeO(OCH3)中Fe的化合价为＋3价，故其溶于氢碘酸(HI)生成的Fe3＋，能将I－氧化为I2，反应原理为：2FeO(OCH3)＋6HI===2FeI2＋I2＋2H2O＋2CH3OH，再加CCl4萃取，有机层呈紫红色，C不符合题意；D.化合物FeO(OCH3)在空气中高温将生成Fe2O3、CO2和H2O，Fe2O3为碱性氧化物，SiO2为酸性氧化物，故化合物FeO(OCH3)与SiO2高温反应能生成Fe2(SiO3)3，D不符合题意。] 3．下列观点的叙述正确的是(　　) A．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色 B．FeFeCl2Fe(OH)2 C．Fe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq) D．Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2 解析：D　[FeCl2溶液中含Fe2＋，NH4SCN用于检验Fe3＋，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，A错误；铁与氯气反应只能生成氯化铁，B错误；Al与 Fe2O3高温发生铝热反应生成Al2O3和Fe，Fe与HCl反应生成FeCl2和H2，第二步反应不能实现，C错误； Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2，反应的化学方程式为Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，D正确。] 4．(新课标Ⅰ卷，27)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下： 回答下列问题： (1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是______________________________。 (2)步骤②需要加热的目的是______，温度保持80～95 ℃，采用的合适加热方式是______________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为______(填标号)。 (3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是__________________________________________ ___________________________________________________________________________。 分批加入H2O2，同时为了______，溶液要保持pH小于0.5。 (4)步骤⑤的具体实验操作有______________________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 解析：(2)铁与稀硫酸反应时加热，可提高反应速率。温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有H2S生成，氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，且H2S在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，C装置倒置漏斗能防倒吸。(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，从生成物看，不引入新杂质。铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。 (4)步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。 答案：(1)碱煮水洗 (2)加快反应　热水浴　C (3)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入新杂质　防止Fe3＋水解 (4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤) 5．(化学与实验情境)(2024·烟台市高三诊断)以钛白渣(主要成分为FeSO4，含有少量MgSO4及TiOSO4)为原料，生产氧化铁黄(α­FeOOH)的工艺流程如下： 已知：常温下Ka(HF)＝3×10－4；Ksp(MgF2)＝9×10－9 (1)“溶解”时，TiOSO4发生水解生成难溶于水的TiO2·xH2O，反应的化学方程式为__________；“除杂”时，加入过量铁粉的作用除了防止Fe2＋被氧化外还有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)常温下，实验测定滤液①的pH＝2，c(Mg2＋)＝1.0×10－5mol/L，则滤液①中c(HF)＝__________。 (3)实验室用如图1所示装置(部分夹持装置省略)模拟制备FeOOH的过程操作如下： ⅰ.__________； ⅱ.关闭止水夹，一段时间后，打开K3； ⅲ.当乙中pH＝6.0时，关闭K1、K3，打开K2，通入空气。溶液中的pH随时间变化如图2所示。 ①将操作ⅰ补充完整：____。 ②pH≈4时制得FeOOH(如图2所示)。0～t1时段，pH几乎不变；t1～t2时段，pH明显降低。结合反应的化学(离子)方程式解释原因：___________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________。 (4)合格氧化铁黄的色光度值范围为－0.5～0.5，氧化过程中溶液的pH对产率、色光度的影响如图所示，氧化时应控制pH的合理范围是________，pH过大会导致产品的颜色变黑，可能含有的杂质________________(填化学式)。 解析：由题给流程可知，向钛白渣中加入水溶解得到含有FeSO4、MgSO4、TiOSO4的溶液，其中TiOSO4会发生水解转化为TiO2·xH2O沉淀；除杂时加入HF溶液，将MgSO4转化为MgF2沉淀，加入Fe可防止Fe2＋被氧化同时可促进TiOSO4水解，过滤得到含有FeSO4的滤液；向滤液中通入空气，并加入氨水，进一步氧化沉淀得到氧化铁黄。 (1)根据题意TiOSO4的水解转化为TiO2·xH2O沉淀，可写出其水解反应的化学方程式为TiOSO4＋(x＋1)H2O===TiO2·xH2O↓＋H2SO4，“除杂”时，加入过量铁粉的作用除了防止Fe2＋被氧化外还有与H＋反应，使得TiO2＋＋2H2OTiO2·H2O↓＋2H＋平衡正向移动，有利于沉钛。 (2)常温下，实验测定滤液①的pH＝2，c(Mg2＋)＝1.0×10－5 mol/L，且知Ka(HF)＝3×10－4；Ksp(MgF2)＝9×10－9，则滤液①中c(F－)＝＝ mol·L－1＝3×10－2 mol·L－1，则c(HF)＝＝ mol·L－1＝1 mol·L－1。 (3)用如图1所示装置(部分夹持装置省略)模拟制备FeOOH的过程结合ⅱ和ⅲ步的操作可知，操作ⅰ是：关闭K2，打开止水夹与K1；根据信息pH≈4时制得FeOOH，可推测pH＝6.0左右Fe(OH)2转化为Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此pH几乎不变之后pH明显降低，说明反应过程中有H＋，推测发生4Fe2＋＋O2＋6H2O===4FeOOH＋8H＋， 溶液中H＋浓度增大，pH减小。 (4)结合图形可得，氧化时要使色光度值范围为－0.5～0.5，应控制pH的合理范围是3.5～4.0，pH过大会导致部分Fe2＋来不及氧化就开始沉淀，结合产品的颜色变黑，推测可能含有的杂质Fe3O4。 答案：(1)TiOSO4＋(x＋1)H2O===TiO2·xH2O↓＋H2SO4　与H＋反应，使得TiO2＋＋2H2OTiO2·H2O↓＋2H＋平衡正向移动，有利于沉钛　(2)1 mol·L－1　(3)①关闭K2，打开止水夹与K1　②pH＝6.0左右，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3因此pH几乎不变，之后发生4Fe2＋＋O2＋6H2O===4FeOOH＋8H＋， 溶液中H＋浓度增大，pH减小　(4) 3.5～4.0　Fe3O4 6．(化学工艺流程)(2021·河北高考，节选)绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了Cr­Fe­Al­Mg的深度利用和Na＋内循环。工艺流程如下： 回答下列问题： (1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是______(填元素符号)。 (2)工序①的名称为______。 (3)滤渣Ⅰ的主要成分是______________(填化学式)。 (4)工序③中发生反应的离子方程式为___________________________________。 (5) 物质Ⅴ可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为______________________，可代替NaOH的化学试剂还有______________(填化学式)。 (6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序______(填“①”“②”“③”或“④”)参与内循环。 解析：铬铁矿与熔融NaOH和O2反应后经工序①过滤后得到滤渣Ⅰ和介稳态物质；介稳态相分离后得到Na2CrO4溶液、NaOH溶液和无色溶液，向无色溶液中通入过量气体A后生成Al(OH)3沉淀和物质Ⅴ的溶液，又知Na2CrO4溶液经工序③后得到Na2Cr2O7溶液和物质Ⅴ(s)，所以气体A为CO2，物质Ⅴ为NaHCO3。(1)Fe(CrO2)2中的Fe为＋2价，易被氧化为＋3价；Fe(CrO2)2中的Cr为＋3价，在后续产物Na2CrO4中Cr为＋6价，因此高温连续氧化工序中被氧化的元素是Fe和Cr。(2)工序①之后为过滤操作，因此加水的目的是溶解可溶性物质，工序①的名称为溶解。(3)经高温连续氧化工序和工序①后铬铁矿转化为CrO、[Al(OH)4]－、Fe2O3和MgO，故滤渣Ⅰ的主要成分是Fe2O3和MgO。(4)由分析可知，气体A为CO2，不溶性物质Ⅴ为NaHCO3，故工序③中发生反应的离子方程式为2Na＋＋2CrO＋2CO2＋H2O===Cr2O＋2NaHCO3↓。(5)由分析可知，物质Ⅴ为NaHCO3，可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为4Fe(CrO2)2＋7O2＋16NaHCO3===8Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2O；可代替NaOH的化学试剂需满足以下两点要求：一是显碱性，二是能提供Na＋，因此可代替NaOH的化学试剂还有Na2CO3。(6)热解工序中产生的混合气体为CO2和水蒸气，最适宜返回工序②参与内循环。 答案：(1)Fe、Cr　(2)溶解 (3)Fe2O3、MgO (4)2Na＋＋2CrO＋2CO2＋H2O===Cr2O＋2NaHCO3↓ (5)4Fe(CrO2)2＋7O2＋16NaHCO3===8Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2O　Na2CO3 (6)② [归纳提升] 体系构建 核心巧记 1．特殊的颜色 (1)固体：Fe3O4、FeO—黑色，Fe2O3—红棕色，Fe(OH)3—红褐色。 (2)溶液：Fe2＋—浅绿色，Fe3＋—棕黄色。 2．特殊现象 (1)Fe(OH)2Fe(OH)3，白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。 (2)KSCN溶液遇Fe3＋变红色。 (3)Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成铁氰化亚铁{Fe3[Fe(CN)6]2}蓝色沉淀。 3．重要反应的离子方程式 (1)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ (3)2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋ (4)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ (5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 学科网（北京）股份有限公司 $$