19热点专攻5　工艺流程中的含铁化合物（课件PPT）-【优化指导】2026年化学一轮复习高中总复习·第1轮（鲁教版）

热点专攻5　工艺流程中的含铁化合物 第3章　金属及其化合物 C AC D 请完成：跟踪练(10) 温馨提示 谢谢观看！ 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】 (2024·辽宁锦州渤海大学附属高级中学模拟)由煤矸石(主要成分为SiO2及铁铝的氧化物，还含有少量CaO)制备铁红的工艺流程如图所示，下列说法错误的是(　　) A．使用硝酸酸浸会产生污染环境的气体 B．氧化过程的反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O C．NaOH溶液中存在的化学键有离子键、共价键、氢键 D．煅烧氢氧化铁前，需洗去表面吸附的杂质 解析：使用硝酸酸浸会发生氧化还原反应产生污染环境的NO等气体，A正确；氧化过程亚铁离子被双氧水氧化为铁离子，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，B正确；NaOH溶液中存在的化学键有离子键、共价键，氢键不属于化学键，C错误；煅烧氢氧化铁前，需洗去表面吸附的杂质，否则影响产品的纯度，D正确。 3．含铁化合物制备的“综合流程”设计 【例2】 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 eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))。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 eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))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 eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O　氧化剂　2 mol (4)2[Fe(OH)]2＋＋2H2O [Fe2(OH)4]2＋＋2H＋　(5)D 解析：(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。 (4)[Fe(OH)]2＋可部分水解生成[Fe2(OH)4]2＋聚合离子，根据电荷守恒和元素守恒可写出反应的离子方程式：2[Fe(OH)]2＋＋2H2O [Fe2(OH)4]2＋＋2H＋。 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 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．用废铁屑制备磁性胶体微粒，制备过程如图所示。 下列说法不正确的是(　　) A．加稀硫酸是为了使铁溶解生成FeSO4 B．通入N2是为了防止空气中的O2氧化Fe2＋ C．加适量的H2O2溶液是为了将部分Fe2＋氧化为Fe3＋ D．溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为2∶1 解析：废铁屑中加入Na2CO3溶液，使表面油污发生水解，从而除去废铁屑表面的油污；加入稀硫酸将铁溶解，生成FeSO4，加入适量H2O2，将一部分Fe2＋氧化为Fe3＋；加入NaOH溶液并通入N2，隔绝空气，防止Fe2＋被氧化为Fe3＋，此时Fe2＋、Fe3＋与OH－在加热条件下发生反应生成Fe3O4。由分析可知，加入稀硫酸，与Fe反应生成FeSO4和氢气，A正确；因为要制取Fe3O4，需要使溶液中Fe2＋、Fe3＋的物质的量满足1∶2，所以需防止Fe2＋被空气中的O2氧化，则通入N2是为了隔绝空气，防止空气中的O2氧化Fe2＋，B正确；加适量的H2O2溶液是为了 将其中三分之二的Fe2＋氧化为Fe3＋，以便获得产品，C正确；在Fe3O4中，Fe2＋与Fe3＋的个数比为1∶2，则溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为1∶2，D错误。 3．(2025·湖南大联考)金矿矿床中“愚人金”(黄铁矿)常被误认为是黄金，其主要含有FeS2，还含有NiS、CoS、CuS及少量Au。以上述黄铁矿为原料提取分离各种金属，工艺流程如下： 已知：①氧化性：Co3＋>Cl2； ②相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下： 离子 Fe2＋ Fe3＋ Ni2＋ Cu2＋ Co2＋ Co3＋ 开始沉淀pH 6.5 1.6 8.1 4.8 7.3 1.09 完全沉淀pH 8.3 2.8 10.1 6.6 9.15 1.9 回答下列问题： (1)“焙烧”时将矿粉与空气形成逆流状态，目的是_____________； “焙烧”时生成的主要气体可用于________(填写一种工业用途)。写出黄铁矿在焙烧时主要的化学方程式：______________________。 (2)写出“酸浸”时烧渣中的Co3O4发生反应时的离子方程式：__________________， 能否用盐酸代替硫酸，请简述理由： __________________________________________________________ _________________________________________________________。 (3)氨水调pH范围为__________，可以得到氢氧化铁与氢氧化铜沉淀。沉钴后过滤洗涤，检验CoCO3是否洗干净的试剂为______________。 (4)将滤渣粉碎后加入足量的氨水，可能发生化学反应：Cu(OH)2＋4NH3 [Cu(NH3)4]2＋＋2OH－，通过计算该反应的平衡常数说明氨水可否溶解氢氧化铜：______________。 (已知Ksp[Cu(OH)2]＝2.0×10－20；Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋，K＝1.75×1013) 答案：(1)增大矿粉与空气的接触面积，加快反应速率　制硫酸　 11O2＋4FeS2 eq \o(=====,\s\up16(高温))2Fe2O3＋8SO2(或3FeS2＋8O2 eq \o(=====,\s\up16(△))Fe3O4＋6SO2) (2)Co3O4＋6H＋＋H2O2===O2↑＋3Co2＋＋4H2O　氧化性：Co3＋>Cl2，Co3O4能将盐酸中的Cl－氧化成Cl2，污染环境 (3)6.6≤pH<7.3　盐酸酸化的氯化钡溶液 (4)计算出反应的平衡常数为3.5×10－7，氨水不可以溶解氢氧化铜 解析：将矿石粉碎，在空气中进行焙烧，主要得到金属氧化物与二氧化硫气体，将烧渣用硫酸与过氧化氢溶液浸泡，得到含Cu2＋、Fe3＋、Co2＋、Ni2＋的溶液，金属Au过滤除去，往过滤后的滤液滴加氨水调节pH，考虑到将Cu2＋、Fe3＋转化成氢氧化物，又不能影响Co2＋、Ni2＋溶解，故范围为6.6≤pH<7.3，沉钴得到CoCO3，固体表面可能有SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，故用盐酸酸化的氯化钡溶液检验。 (1)“焙烧”时将矿粉与空气形成逆流状态，目的是增大矿粉与空气的接触面积，加快反应速率；“焙烧”时生成的主要气体是SO2，二氧化硫与氧气催化氧化生成三氧化硫，三氧化硫用浓硫酸吸收可得硫酸，SO2可用于制硫酸；黄铁矿主要含有FeS2，在焙烧时FeS2和氧气反应生成氧化铁和二氧化硫或生成四氧化三铁和二氧化硫，主要的化学方程式为11O2＋4FeS2 eq \o(=====,\s\up16(高温))2Fe2O3＋8SO2或3FeS2＋8O2 eq \o(=====,\s\up16(△))Fe3O4＋6SO2。 (2)“酸浸”时烧渣中的Co3O4与硫酸、过氧化氢发生反应生成CoSO4和氧气，反应的离子方程式为Co3O4＋6H＋＋H2O2===O2↑＋ 3Co2＋＋4H2O，不能用盐酸代替硫酸，原因是氧化性：Co3＋>Cl2，Co3O4能将盐酸中的Cl－氧化成Cl2，污染环境。 (3)往过滤后的滤液滴加氨水调节pH，考虑到将Cu2＋、Fe3＋转化成氢氧化物，又不能影响Co2＋、Ni2＋溶解，故范围为6.6≤pH<7.3，沉钴得到CoCO3，固体表面可能有SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，故用盐酸酸化的氯化钡溶液检验，若不出现白色沉淀证明不含有SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，CoCO3洗涤干净。 (4)根据反应：Cu(OH)2＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－，K＝ eq \f(c（[Cu（NH3）4]2＋）·c2（OH－）,c4（NH3）)＝ eq \f(c（[Cu（NH3）4]2＋）·c2（OH－）,c4（NH3）)× eq \f(c（Cu2＋）,c（Cu2＋）)＝2.0×10－20×1.75×1013＝3.50×10－7<10－5，该反应不能发生，则氨水不可以溶解氢氧化铜。 $$