专题3 热点专攻5 工艺流程中的含铁化合物（Word教参）-【优化指导】2025年高考化学一轮复习高中总复习·第1轮（苏教版）

热点专攻5　工艺流程中的含铁化合物 [对应学生用书P62] 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】 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NaAlO2，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】 (2022·河北卷)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料，工艺流程如下： 回答下列问题： (1)红渣的主要成分为__________(填化学式)，滤渣①的主要成分为__________(填化学式)。 (2)黄铁矿研细的目的是___________________________________________________。 (3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为_____________________________。 (4)工序①的名称为____________________，所得母液循环使用。 (5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为________，氧化工序发生反应的离子方程式为_______________________________________________________。 (6)若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，所加试剂为__________和____________(填化学式，不引入杂质)。 [思路剖析] ①酸浸 Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，过滤出滤渣①主要成分为SiO2 ②还原 向滤液中加入黄铁矿进行还原，将Fe3+还原为Fe2+，则硫元素被氧化为SO：14Fe3+＋FeS2＋8H2O15Fe2+＋2SO＋16H＋ ③沉铁 加入(NH4)2SO4、K3[Fe(CN)6]并用H2SO4调节溶液的pH为3，进行沉铁生成白色沉淀 答案：(1)Fe2O3　SiO2　(2)增大反应物接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率 (3)7Fe2(SO4)3＋FeS2＋8H2O15FeSO4＋8H2SO4　 (4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤 (5)＋2价　6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋6Fe(NH4)Fe(CN)6＋3H2O＋Cl－＋6NH (6) H2O2　NH3·H2O 解析：(1)焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生红渣，FeS2被氧化生成Fe2O3和SO2，红渣的主要成分为Fe2O3。红渣加入稀硫酸溶解，SiO2不溶于稀硫酸，则滤渣①为SiO2。 (2)黄铁矿研细，可增大反应物接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率 。 (3)酸浸液中含Fe2(SO4)3，“还原”工序加入黄铁矿(FeS2)并加热，不生成S单质，则S元素被氧化生成SO，Fe3+则被还原生成Fe2+，结合守恒规律配平可得：7Fe2(SO4)3＋FeS2＋8H2O15FeSO4＋8H2SO4。 (4)FeSO4易溶于水，工序①从FeSO4和H2SO4混合液中获得FeSO4晶体，该工序的名称应为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，所得母液中含有FeSO4和H2SO4，可以循环利用。 (5)Fe(NH4)2Fe(CN)6中NH显＋1价，CN－显－1价，推知Fe的化合价为＋2价。“沉铁”工序中FeSO4溶液加入H2SO4、(NH4)2SO4、K3[Fe(CN)6]，生成Fe(NH4)2Fe(CN)6沉淀。氧化过程加入H2SO4、NaClO3，发生氧化还原反应生成Fe(NH4)Fe(CN)6。 (6)还原工序得到的滤液中含有FeSO4和H2SO4，若制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，不引入杂质，从Fe元素化合价变化及N元素守恒推知，所加试剂为H2O2和NH3·H2O。 1．(双选)高铁酸钾(K2FeO4)具有强氧化性，是一种环保、高效、多功能的饮用水处理剂，可以用如下流程进行制备。下列说法正确的是(　　) A．“酸溶”前，可用热的Na2CO3溶液处理铁屑表面的油污 B．“氧化”过程的离子方程式为2Fe2+＋O2＋4H＋===2Fe3+＋2H2O C．“制备Na2FeO4”中氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2 D．“转化”中析出K2FeO4晶体的原因可能是相同条件下其溶解度大于Na2FeO4 AC　解析：Na2CO3水解使溶液呈碱性，升高温度，水解平衡向正反应方向移动，溶液中c(OH－)增大，能使油脂的水解程度增大，则“酸溶”前可用热的碳酸钠溶液处理铁屑表面的油污，A正确；“氧化”过程为过量空气将溶液中的FeCl2转化为FeCl3，反应的离子方程式为4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O，B错误；制备Na2FeO4的反应中，FeCl3是还原剂，NaClO是氧化剂，据得失电子守恒可知，NaClO和FeCl3的物质的量之比为3∶2，C正确；“转化”步骤中向得到的Na2FeO4溶液中加入饱和KOH溶液，将Na2FeO4转化为溶解度小的K2FeO4，D错误。 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 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＝2 mol，1 mol NaNO2被还原生成NO，化合价由＋3价降低到＋2价，得到1 mol电子，根据得失电子守恒知，节约 NaNO2的物质的量为2 mol。 (4)[Fe(OH)]2+可部分水解生成[Fe2(OH)4]2+聚合离子，根据电荷守恒和质量守恒可写出反应的离子方程式为2[Fe(OH)]2+＋2H2O⥫⥬[Fe2(OH)4]2+＋2H＋。 (5)氯水可以氧化Fe2+生成Fe3+，溶液颜色变化不明显，不能检验Fe2+，A错误；KSCN溶液和Fe2+混合无现象发生，不能检验Fe2+，B错误；加入NaOH溶液和Fe3+反应生成红褐色沉淀，不能检验是否存在Fe2+，C错误；在含有Fe3+的溶液中检验Fe2+，应选用酸性KMnO4溶液，酸性KMnO4溶液氧化Fe2+时溶液褪色，现象明显，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$