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

高考总复习 化学 第三章　金属及其化合物 热点专攻5　工艺流程中 的含铁化合物 1．工艺流程中制备含铁化合物的“两防” 2．含铁化合物的制备微流程 【例1】 (2024·广西南宁高三调研)生产软磁铁氧体的主要原料是α-FeOOH，以硫铁矿(主要成分是FeS2，含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)为原料制备α-FeOOH的工艺流程如下，相关数据见下表。下列说法错误的是(　　) B 物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 开始沉淀pH(25 ℃) 1.9 7.6 4.0 沉淀完全pH(25 ℃) 3.2 9.7 5.2 A. “焙烧”的产物之一可用于工业制硫酸 B．“试剂a”可以为FeS，主要目的是除去过量硫酸 C．“试剂b”可以为氨水，调pH的范围为5.2～7.6 D．“沉淀”时，pH过高或者过低均不利于生成α-FeOOH 解析：“焙烧”的产物之一是SO2，SO2可以转化为SO3，又发生反应SO3＋H2O===H2SO4，故可用于工业制硫酸；加入试剂a的主要目的是将Fe3＋完全还原为Fe2＋，故试剂a可以为FeS；加入试剂b的目的是将Al3＋完全沉淀，应调节溶液pH为5.2～7.6，故可以为氨水；“沉淀”时，pH过高则溶液中的OH－浓度过大，将生成Fe(OH)3沉淀，pH过低即溶液中的H＋浓度过大，不利于生成α-FeOOH。 3．含铁化合物的制备综合流程 【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]的工艺流程如图所示。 已知：部分阳离子以氢氧化物的形式沉淀时溶液的pH如下表所示。 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 pH 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 中常同时通入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___________________ _________________________________________________________________________________________________________________。 [思路剖析] 解析：(1)根据题意及流程图分析可知，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，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”的作用是增大反应速率。 1．(2023·广西梧州二模)绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下图是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法。 已知：室温时，饱和H2S溶液的pH约为3.9；SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5。FeSO4·7H2O不溶于乙醇。 下列说法错误的是 (　　) A．将浓硫酸稀释为25%稀硫酸，所需玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、量筒 B．操作 Ⅰ 、 Ⅲ 中均需用到玻璃棒，为了增大反应速率，可用玻璃棒进行搅拌 C．操作 Ⅱ 中，通入H2S至饱和的目的是使Sn2+转化为SnS沉淀并防止Fe2+被氧化 D．操作Ⅳ中所得的晶体可用乙醇洗去晶体表面附着的水 B 解析：将浓硫酸稀释为25%稀硫酸，应用量筒量取一定体积的浓硫酸，沿玻璃棒缓缓倒入盛有水的烧杯中，并用玻璃棒不断搅拌，则所需玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、量筒；操作 Ⅰ 、 Ⅲ 均为过滤，均需用到玻璃棒，过滤时玻璃棒的作用是引流，不能进行搅拌；通入H2S至饱和，使Sn2+完全转化为SnS沉淀，H2S具有还原性，可以防止亚铁离子被氧化；FeSO4·7H2O易溶于水而不溶于乙醇，用乙醇洗涤，可避免晶体的溶解。 2．某矿石中含有硅、铁、铝的氧化物，为综合开发资源，提高矿石的利用率，化工厂采取下图所示工艺制备铁红和AlCl3·6H2O。 该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。 金属离子 Fe3＋ Al3＋ Fe2＋ 开始沉淀的pH 2.2 3.7 6.3 沉淀完全的pH(c＝1.0×10－5mol/L) 3.2 4.7 8.3 请回答下列问题： (1)提高酸浸效率的措施：____________________________(写出一种即可)，最适合选择____________(写试剂名)进行酸浸。 (2)“氧化”步骤一般采用H2O2溶液，且分多次添加。其涉及反应的离子方程式为________________________________，分多次添加H2O2溶液的目的是________________________________________________________ ______________________________________。 (3)调节pH的范围为__________。 (4)“洗涤”的操作是__________________________________________ _______________________________________________________________________________________。 (5)由AlCl3溶液制备AlCl3·6H2O的操作步骤为_____________________ _________________________________________________。 (6)可循环使用的物质是___________________________________(填名称)。 (7)若矿石的质量为m1 kg，最后获得m2 kg AlCl3·6H2O，则矿石中铝元素的含量为________×100%。 答案：(1)将矿物粉碎，增大接触面积(或适当增大盐酸的浓度，或充分搅拌等)　盐酸 (2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　防止产生的Fe3＋催化H2O2分解 (3)3.2≤pH＜3.7 (4)沿玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后重复2～3次 (5)在AlCl3溶液中加入少量的浓盐酸，再蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 解析：(1)将矿物粉碎以增大接触面积、适当增大盐酸的浓度或充分搅拌等措施均能提高酸浸效率。因最后需要制备AlCl3·6H2O，故适合选择一定浓度的盐酸进行酸浸。 (2)氧化的目的是将Fe2＋转化为Fe3＋，“氧化”步骤一般采用H2O2溶液，且分多次添加，其涉及反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。由于Fe3＋能够催化H2O2分解，分多次添加H2O2溶液的目的是防止产生的Fe3＋催化H2O2分解。 (3)调节pH的目的是将Fe3＋沉淀完全而Al3＋不产生沉淀，以达到分离Al3＋和Fe3＋的目的。根据题干表中数据可知，调节pH的范围为3.2≤pH＜3.7。 (5)Al3＋结晶时会水解生成Al(OH)3，故需在AlCl3溶液中加入少量的浓盐酸，再蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥即可得到AlCl3·6H2O。 请完成：跟踪练（10） 温馨提示 谢谢观看！ (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，碱式硫酸铁产品中不得含有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 ①反应 Ⅰ 废铁屑含少量氧化铝、氧化铁等，加入稀硫酸溶解金属氧化物，生成FeSO4、Al2(SO4)3 ②搅拌流程 加入NaHCO3，Al3＋和HCO发生相互促进的水解反应，生成Al(OH)3沉淀 ③反应 Ⅱ 将FeSO4溶液与H2SO4、NaNO2混合，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＋　增大反应速率(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 (3)反应 Ⅱ 中NaNO2中氮元素的化合价由反应前的＋3降为反应后NO中的＋2，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在反应中均作氧化剂。n(O2)＝0.5 mol且O2～4Fe2＋，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降低到＋2，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，根据电荷守恒和元素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＋；KSCN溶液和Fe2＋混合无明显现象，不能检验Fe2＋；NaOH溶液和Fe3＋反应生成红褐色沉淀，不能检验是否存在Fe2＋；酸性KMnO4溶液氧化Fe2＋，溶液褪色，现象明显，可检验所得产品中是否含有Fe2＋。 (6)盐酸　(7) (7)若矿石的质量为m1 kg，最后获得m2 kg AlCl3·6H2O，则m2 kg AlCl3·6H2O中含有的铝元素的质量为×27 g/mol，则矿石中铝元素的含量为×100%＝×100%。 $$