3.1.7工艺流程题中的铁及化合物和守恒法在铁及化合物的计算中的运用— 2026-2027学年高一上学期化学人教版必修第一册

**基本信息** 聚焦铁及化合物的工艺流程分析与守恒法计算，通过基础选择与综合填空、图像题的梯度设计，实现从单一知识点到实际应用的进阶，培养化学观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|单一工艺流程分析|选择题考查流程中物质转化与操作（如1-5题工业/实验室制备）| |综合应用|多步反应与守恒计算结合|填空题（10题）涉及离子方程式书写与物质检验，强化科学探究| |拓展提升|实际情境与图像综合|图像题（13-17题）结合反应过程分析，深化守恒思想与模型认知|

3.1.7工艺流程题中的铁及化合物和守恒法在铁及化合物的计算中的运用— 2026-2027学年高一上学期化学人教版必修第一册 考点1工艺流程题中的铁及化合物 考点2守恒法在铁及化合物的计算中的运用 考点1工艺流程题中的铁及化合物 1、工业上以铬铁矿渣(主要成分为，含有少量杂质)为原料制的工艺流程如图所示。 已知：中铁元素为+2价，煅烧后生成和 下列说法正确的是 A．“煅烧”时每消耗，则需消耗 B．“水浸”后分离出和MgO的实验操作须用到玻璃棒、容量瓶、烧杯 C．“酸化”时，发生的反应为氧化还原反应 D．“还原”时发生的反应为 2、一种利用废旧镀锌铁皮制备磁性Fe3O4纳米粒子的工艺流程如图。 已知：。下列有关说法不正确的是 A．“碱洗”是为了去除废旧镀锌铁皮表面的油污和锌 B．“氧化”时应加入足量的NaClO溶液 C．“加热沉铁”时通入N2是防止空气中的O2对产品造成影响 D．用激光笔照射“加热沉铁”后所得分散系，产生丁达尔效应 3、纳米材料一直是人们研究的重要课题。实验室采用气相还原法制备纳米级Fe，其流程如图所示。 下列有关说法错误的是 A．高温制备纳米级Fe时，反应前通可以排尽装置内的空气，也可作保护气 B．固体加热脱水的过程需要在HCl气流中进行 C．高温还原后可以选择用磁铁将纳米级铁粉分离出来 D．纳米级Fe粉属于胶体，表面积大，还原性比Zn弱 4、实验室用和制备硫酸亚铁铵晶体，硫代乙酰胺溶液和反应制取纳米硫化亚铁(FeS)，反应流程如图： 下列有关说法不正确的是 A．m、n存在关系式： B．“反应1”条件下，硫酸亚铁铵晶体的溶解度小于与 C．“反应2”需在一定pH条件下进行，酸性过强或碱性过强均不利于FeS的生成 D．若分别用和与铁粉反应制取等质量的FeS，理论上消耗和的质量比为1：4 5、利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程图如下，已知：溶于强碱时生成可溶于水的。下列有关说法正确的是 A．用溶液处理废旧镀锌铁皮，主要目的是为处理上面的油污 B．“酸溶”的离子方程式为 C．“氧化”后溶液中存在的离子主要有、、、 D．最后一步反应中，通入的目的是部分还原+3价铁 6、人们常用溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板。为了从腐蚀废液中回收铜并重新获得溶液，可以采用下列步骤： 下列说法中正确的是 A．腐蚀铜电路板的反应为： B．③的物质只有Cu C．④的物质为稀硫酸 D．⑥的物质可用 7、实验室用废弃铁泥(主要成分是，含少量)制备的流程如图所示。下列有关说法不正确的是 A．“还原”的目的主要是将还原为 B．将在空气中煅烧后可制得 C．“除杂”这一步的操作为过滤 D．滤渣的主要成分是 8、从炼钢粉尘(主要含，，)中提取铝、铜并制备绿矾()的流程如图。 下列说法正确的是 A．滤渣Ⅰ的主要成分为和 B．酸浸Ⅱ中加入稀硫酸的目的是除去滤渣Ⅱ中Fe，得到Cu C．滤液Ⅰ通入过量的离子方程式： D．滤液Ⅱ通过蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、灼烧可得到产品 9、一种黄铜矿(主要成分为，还含有)的处理工艺流程如下： 已知“焙烧”后所得固体为、、、，所得混合气中含，不含含硫气体。 下列说法正确的是 A．“焙烧”后所得、、的物质的量均相等 B．为防止混合气直接排放到空气中污染环境，可以用碱石灰吸收混合气 C．溶液Y中所含溶质为 D．将固体X用足量稀硝酸浸泡后，过滤可以得到单质铜 10、粉煤灰是指从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。以粉煤灰(主要成分是、、、等)为原料，制备纳米。 (已知：能溶于溶液)其工艺流程如下： 请回答下列问题： (1)步骤①中发生的离子反应方程式为 。 (2)滤渣B的主要成分是 (填化学式)。 (3)检验滤液C中含有的方法是 。 (4)试剂a是 (填化学式)，步骤③中反应的离子方程式为 。 (5)浊液E转化为沉淀F的实验现象是白色沉淀迅速变为灰绿色沉淀，最终变为红褐色沉淀，请写出其转化的反应方程式 ，试剂b除了可以选用氧气还能选择 (填化学式)。 考点2守恒法在铁及化合物的计算中的运用 11、向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL(标准状况下)的气体。所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现，混合物中铁元素的质量分数为 A．81.4% B．77.8% C．68.6% D．无法计算 12、某研究性学习小组进行某补血剂中铁元素(价)含量测定的实验，其流程如下： 下列说法不正确的是 A．向过滤后的滤液中滴加溶液，溶液可能呈红色 B．可以用替代上述流程中的氯水 C．红褐色悬浊液经过滤、洗涤、干燥，得到氧化铁固体 D．每片补血剂中铁元素的质量为 13、向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法不正确的是    A．OA段产生的是NO，BC段产生 B．原混合酸中物质的量浓度为 C．A点溶液中的溶质为和 D．原混合酸中物质的量浓度为 14、铁在冷的稀硝酸中反应的主要还原产物为NO，而在热的稀硝酸中反应其主要还原产物为，当溶液更稀主要还原产物为，现向一定量的冷的稀硝酸中逐渐加入铁，如图为反应液中的浓度与产生的气体量随铁的物质的量的变化情况(假设在任一气体产生曲线段内只有一种还原产物)，下列有关说法不正确的是(已知：) A．若oa段与ab段铁的物质的量相等，则这两段所产生的气体的物质的量之比为2：1 B．bc段发生反应的离子方程式为： C．反应到达c点时，溶液中主要阳离子是 D．若反应到达d点时反应完全结束，c、d两点对应的铁的物质的量之比为2：3 15、向含有溶液中逐渐加入铁粉至过量；溶液中金属阳离子a、b的物质的量与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)，下列有关判断正确的是 A．a表示的关系曲线 B．P点时， C． D．向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解6.4 g 16、向一定物质的量浓度的稀硝酸中逐渐加入铁粉，溶液中和加入之间的关系图正确的是 A．B．C．D． 17、向100 mL Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中固体剩余物的质量与加入铁粉的质量如图所示。忽略溶液体积的变化，下列说法正确的是 A．a点时溶液中阳离子仅为Cu2+和Fe2+ B．b点时溶液中发生的反应为Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ C．c点时溶液中溶质的物质的量浓度为0.1 mol·L-1 D．原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为1∶1 详解答案 1、A 铬铁矿渣(主要成分为，含有少量杂质)加入碳酸钠和氧气煅烧后生成二氧化碳、MgO、和，加水除去不溶于水的MgO和，加入稀硫酸将转化为，加入过氧化氢后，+6价Cr被还原为+3价，即得到。 A．中铁元素为+2价、Cr为+3价，反应中Fe和Cr化合价均升高，因此“煅烧”中氧气为氧化剂，失去1+2×3=7mol电子，则氧气共得到7mol电子，每个氧原子得2个电子，则消耗氧气的物质的量为1.75mol，A正确；B．“水浸”过程为过滤操作，需使用玻璃棒、漏斗、烧杯，无需使用容量瓶，B错误；C．“酸化”为转化为，化合价均不变，非氧化还原反应，C错误；D．“还原”时，+6价Cr被还原为+3价，过氧化氢被氧化为氧气，离子方程式为，D错误；故答案为A。 2、B 向废旧镀锌铁皮中加入氢氧化钠溶液除去油污和锌，过滤向固体中加入稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，向硫酸亚铁溶液中加入次氯酸钠溶液，将一部分亚铁离子氧化为铁离子，发生反应：，先通入氮气排尽空气(防止后续生成的氢氧化亚铁被氧化)，加入氢氧化钠溶液产生氢氧化亚铁、氢氧化铁胶体，分离得到氢氧化亚铁和氢氧化铁，灼烧得到四氧化三铁，据此回答。 A．由分析可知，“碱洗”是为了除去油污和锌，生成，过滤得到铁单质，A正确；B．“氧化” 目的是将 氧化为，但需控制与比例（最终生成\Fe3O4，含和），若NaClO 过量，会将完全氧化为，无法得到Fe3O4，故不能加入足量NaClO 溶液，B错误；C．加热沉铁时，通入N2作保护气，防止空气中O2氧化，影响Fe3O4生成，C正确；D．“加热沉铁”后所得分散系为胶体，胶体可产生丁达尔效应，D正确；故选B。 3、D 由题给流程可知，一定条件下加热脱水、干燥得到无水氯化亚铁，氮气氛围中，氯化亚铁与氢气高温条件下反应制得纳米级铁。 A．由分析可知，氯化亚铁与氢气高温条件下反应制得纳米级铁，反应的化学方程式为，制备时，为了防止氢气与空气混合在加热时发生爆炸，反应前需向反应器中通入氮气，目的是排尽装置内的空气，防止加热时产生爆炸，同时制得的纳米铁易被空气中的氧气氧化，需用氮气作保护气，A正确；B．固体加热脱水的过程中，需要避免氧气氧化，否则无法得到纯净的无水FeCl2，B正确；C．磁铁可以吸引单质铁，C正确；D．纳米级Fe粉属于单质，不是胶体，铁的还原性弱于锌，D错误；故选D。 4、D 溶液中加入溶液，两者发生反应生成，与硫代乙酰胺溶液反应制取纳米硫化亚铁(FeS)，经分离得到纳米硫化亚铁(FeS)，据此回答。 A．硫酸亚铁铵晶体的分子式为，根据化合物的化合价代数和为0可知，，变换关系式得出n、m的等量关系式是2n-m = 2，A正确；B．反应1是用FeSO4、(NH4)2SO4制备硫酸亚铁铵晶体的过程，所以溶解度：FeSO4、(NH4)2SO4的溶解度均大于硫酸亚铁铵晶体的溶解度，B正确；C．“反应2”是 和硫代乙酰胺溶液反应制备FeS的过程，若酸性过强，则会有硫化氢气体溢出，降低了FeS的产率，同时也污染环境，若碱性过强，可铁元素会以沉淀形式损失，C正确；D．和与Fe反应生成FeS， S原子守恒，消耗和的物质的量比为1:4，质量比为(1×32×8):(4×32×2)= 1:1，D错误；故选D 5、C 由信息可知Zn能溶于强碱溶液，由流程可知，加入氢氧化钠溶液反应，锌溶解生成Na2[Zn(OH)4]和氢气，铁不溶解，过滤得到滤液含Na2[Zn(OH)4]，分离出不溶物为Fe；加入稀硫酸与Fe反应生成硫酸亚铁，再加入适量过氧化氢，部分亚铁离子被氧化为铁离子，得到含Fe2+、Fe3+的溶液；再通入氮气排出空气防止亚铁离子被氧化，加入氢氧化钠溶液生成四氧化三铁胶体粒子，据此分析作答。 A．由分析可知，溶液加入的主要目的是溶解锌层以分离锌和铁，并不是除去油污， A错误； B．“酸溶”的对象是过滤后含的滤渣，Fe与过量稀硫酸反应生成，离子方程式为， B错误； C．由分析可知，“酸溶”后溶液含、过量和，“氧化”中适量将部分氧化为，故氧化后溶液主要离子为、、、，C正确； D．由分析可知，通入是为排除空气，防止被氧化， D错误； 故答案选C。 6、D 废液为FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合物，加入过量铁粉后，Fe3+转化为Fe2+，Cu2+转化为Cu；过滤，所得滤液为FeCl2溶液，滤渣为Fe、Cu的混合物；往滤渣中加入过量盐酸，铜不溶解，盐酸与Fe反应生成FeCl2和H2，此时滤液为FeCl2、HCl的混合液；合并两份滤液，通入⑥可以是Cl2，将Fe2+氧化为Fe3+，从而得到FeCl3溶液，以此解答该题。 A．氧化性：，溶液腐蚀铜箔的离子方程式为：，选项A错误； B．由分析可知，③是Fe、Cu的混合物，选项B错误； C．④是盐酸，发生反应，用硫酸会产生新的杂质硫酸根，选项C错误； D．溶液也可以氧化，不带来其他杂质和污染，发生反应，选项D正确； 故选D。 7、B 铁泥(主要成分是，含少量) “酸浸”得到的溶液中含有Fe3+、Ca2+，加入过量铁粉将Fe3+还原为Fe2+，向“还原”后的滤液中加入NH4F使Ca2+转化为CaF2沉淀而除去；然后进行“沉铁”生成FeCO3，以此解答该题。 A．“还原”过程主要是将还原为，A正确； B．中二价铁有还原性，在空气中煅烧后可获得，无法获得，B错误； C．“除杂”这一步得到滤渣和滤液，操作为过滤，C正确； D．主要用来除去，因此滤渣为，D正确； 故选B。 8、B 碱浸时，与反应生成可溶性，、不反应，形成滤渣Ⅰ；滤液Ⅰ通入过量，转化为滤渣Ⅲ，滤渣Ⅲ为沉淀，经处理得到Al；向滤渣Ⅰ加稀硫酸酸浸，金属氧化物转化为硫酸盐，溶液含、、,加入，将还原为，置换为，与反应生成；过滤得滤渣Ⅱ和滤液Ⅱ，向滤渣Ⅱ加稀硫酸酸浸，Fe溶解为，不溶，滤液为溶液，可与滤液Ⅱ合并用于制备绿矾，滤液Ⅱ经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到，据此分析。 A．碱浸时、不与反应，滤渣Ⅰ的主要成分为和，不是氢氧化物，A错误；B．滤渣Ⅰ酸浸后得到、溶液，加入过量还原、置换出，因此滤渣Ⅱ为和过量；加入稀硫酸，与稀硫酸反应溶解，不反应，过滤即可得到，B正确；C．滤液Ⅰ含四羟基合铝酸钠，通入过量时，产物应为，不是，正确离子方程式为：，C错误；D．绿矾带结晶水，灼烧会使结晶水失去，且易被氧化，不能灼烧，操作应为蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥，不需要灼烧，D错误；故答案选B。 9、C 起始原料为黄铜矿和硫酸铵，通入空气焙烧，硫元素全部转化为硫酸盐，焙烧后固体为硫酸铜、氧化铜、硫酸铁、二氧化硅；水浸后，可溶性的硫酸铜、硫酸铁进入滤液，不溶性的氧化铜、二氧化硅为滤渣；向滤液中加入过量铁粉，铁先与铁离子反应生成亚铁离子，再与铜离子反应生成铜单质和亚铁离子，固体X为过量铁和生成的铜，溶液Y溶质为硫酸亚铁。 A．黄铜矿中铜元素与铁元素物质的量之比为1:1，焙烧后铜元素分布于硫酸铜、氧化铜中，铁元素全部存在于硫酸铁中，1mol铁对应0.5mol硫酸铁，三种物质物质的量不可能相等，A错误；B．混合气体中含氨气，碱石灰为碱性干燥剂，无法吸收氨气，不能处理该污染性气体，B错误；C．滤液中铜离子、铁离子与过量铁粉反应，全部转化为亚铁离子，溶液中溶质仅为硫酸亚铁，C正确；D．稀硝酸具有强氧化性，可与铁、铜单质反应生成可溶性硝酸盐，无法得到单质铜，D错误；故选C 10、 (1) (2)和 (3)向滤液C中加入溶液，若生成蓝色沉淀，证明含有 (4) 铁粉 (5) 或 粉煤灰(主要成分是、、、等)中加入过量溶液，其中可与溶液反应，生成,与反应生成，滤液A中含有和，滤渣B中含有和，在滤渣中加入过量的稀盐酸，反应后滤液C中存在和，加入试剂a后再加入过量的溶液，得到了浊液E，浊液E为白色沉淀，可知滤液D中为，可知试剂a为还原剂，为了不引入新杂质，可选择粉，浊液E()可被氧化剂氧化得到，试剂b为氧化剂，可选择或，最终滤液D可和沉淀F结合生成纳米。 （1）由分析可知可与溶液反应，生成，反应的离子方程式为； （2）由分析可知和可与溶液反应，而和不与溶液反应，故滤渣B的主要成分为和； （3）滤液C中存在和，向滤液C中加入溶液，若生成蓝色沉淀，证明含有； （4）由分析知滤液D中为，可知试剂a为还原剂，将滤液C中的还原为，为了不引入新杂质，可选择粉，即试剂a为铁粉；步骤③的离子方程式为； （5）浊液E为白色沉淀，被空气中的氧气氧化，颜色由白色迅速变为灰绿色，最终变为红褐色的，反应的方程式为；浊液E()可被氧化剂氧化得到，试剂b为氧化剂，为了不引入新的杂质，可选择或 11、A 向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL(标准状况下)的气体，最终生成FeCl2、H2O、H2。n(H2)==0.01mol，n(FeCl2)==0.05mol，依据氢元素守恒，生成H2O的物质的量为-0.01mol=0.04mol，混合物中所含氧元素的质量为0.04mol×16g/mol=0.64g，含Fe元素的质量为0.05mol×56g/mol=2.8g，则混合物中铁元素的质量分数为≈81.4%，故选A。 12、C 加入足量稀硫酸溶解补血剂，过滤后，向滤液中加入氯水氧化二价铁，再加入足量氨水生成氢氧化铁，经过过滤、洗涤、干燥、灼烧得到氧化铁固体。 A．补血剂中的二价铁可能部分氧化为三价铁，所以向过滤后的滤液中滴加溶液，溶液可能呈红色，A正确；B．氯水与都可以氧化二价铁，B正确；C．红褐色悬浊液氢氧化铁经过滤、洗涤、干燥，得到氢氧化铁固体，再灼烧得到氧化铁固体，C错误；D．mg中铁元素质量为：，则根据铁元素守恒，10片补血剂中铁元素的质量为，则每片补血剂中铁元素的质量为，D正确；故选C。 13、D 根据氧化性:： >>，则OA段发生：， AB段发生：，BC段发生：，由此分析： A．由上述分析可知，OA段发生，BC段发生：，则OA段产生的是NO，BC段产生，A正确；B．OA段发生， OA段消耗11.2gFe，则，，B正确；C．OA段发生，A点被反应完，则A点溶液中溶质为和，C正确；D．OA段消耗的物质的量为0.2mol，故消耗的物质的量为0.8mol，BC段消耗5.6gFe，，故消耗的物质的量为0.2mol，总共被消耗1mol，则的浓度应该为5mol/L，由于的浓度为1mol/L，故原混合酸中物质的量浓度为，D错误；故选D。 14、A 根据题意可知，题给出的图像可分为两部分，其一为H+浓度随n(Fe)的改变情况；其二为产生气体的体积随n(Fe)的改变情况，从题给条件知铁在冷稀HNO3中生成NO，在热稀HNO3中生成N2O，Fe与HNO3 反应为放热反应。故图像中：Oa段产物为NO；ab段产物为N2O；bc段产物为NH；cd段H+耗尽无气体产生，是Fe与Fe(NO3)3反应，气体总体积为一定值。 A．由分析可知，Oa段产物为NO，N元素由+5价下降到+2价，ab段产物为N2O，N元素由+5价下降到+1价，若oa段与ab段铁的物质的量相等，由得失电子守恒可知这两段所产生的气体的物质的量之比为=8：3，故A错误；B．由分析可知，bc段产物为NH，离子方程式为：，故B正确；C．由分析可知，反应到达c点时，溶液中主要阳离子是，cd段H+耗尽无气体产生，是Fe与Fe(NO3)3反应，故C正确；D．cd段H+耗尽无气体产生，是Fe(NO3)3反应Fe+2Fe3+=3Fe2+，d点时，反应完全结束，溶液中n(Fe2+)=nd(Fe)，c点溶液中n(Fe3+)=nc(Fe)，由方程式Fe+2Fe3+=3Fe2+，可知比=2：3，故D正确；故选A 15、B 在含有的溶液中，能被氧化，，此时Fe元素只能以形式存在；当溶液中的完全反应后，过量的Fe继续与反应生成，，则a表示的关系曲线，b表示的关系曲线。 A．根据分析可知，a表示的关系曲线，A错误；B．根据反应，完全反应生成，此时消耗0.25 mol铁，即。P点时的物质的量相等，设从这一阶段消耗铁的物质的量为。 反应中，消耗的，生成，则有，解得。 所以P点时，B正确；C．当溶液中完全转化为时，该点为。根据反应，将点生成的完全转化需要消耗Fe的物质的量为。因此，点消耗Fe的总物质的量为，C错误；D．P点时，向P点溶液中加入铜粉，发生反应，根据化学计量关系可知，最多可溶解铜的物质的量为，其质量为，D错误；故选B。 16、A 在稀硝酸中逐渐加入铁粉，硝酸过量，第一步产生的是：，第二步是与反应：2Fe3++Fe=3Fe2+，根据反应方程式可知，溶液中和加入之间的关系图为A，故答案为A。 17、B 溶液中、的氧化性，因此加入铁粉时，先发生反应①，该过程无固体剩余，完全反应后，再发生反应②，该过程生成固体铜，完全反应后，再加入铁粉不再反应，固体剩余物质量增加量等于加入铁粉的质量，结合图像计算，即发生反应①，可得，即，：加入的物质的量为，发生反应②，恰好完全反应时生成，生成铜的质量为，因此得到铜的物质的量为，即，加入铁粉质量大于后，、均完全反应，不再发生反应，据此分析： A．点在区间，未完全反应，溶液中阳离子为、、，A错误；B．点在区间，发生反应，B正确；C．点溶质为，总，溶液体积为，，C错误；D．同体积溶液，浓度之比等于物质的量之比，，D错误；答案选B。 学科网（北京）股份有限公司 $