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第三章 金属及其化合物 金属及其化合物 第14讲 铁及其化合物的转化关系
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(一)含铁化合物制备的微型流程设计
例1 用废铁屑制备磁性氧化铁(Fe3O4)，制取过程如图：
下列说法不正确的是A.浸泡过程中适当加热并搅拌效果更好B.检验A中的Fe3＋可以用KSCN溶液C.加H2O2时发生反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2OD.制备Fe3O4的反应Fe2＋＋2Fe3＋＋8OH－ Fe3O4＋4H2O是氧化还原反应
(二)含铁化合物制备的综合流程设计
例2 利用金属矿渣(含有FeS2、SiO2及Cu2O)制备(NH4)2Fe(SO4)2晶体的实验流程如下。
(1)煅烧过程中FeS2和Cu2O转化为Fe2O3和CuO。FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2的化学方程式为______________________________。(2)为提高酸浸过程中铁的浸出率，实验中可采取的措施有____(填字母)。A.增加矿渣的投料量 B.将矿渣粉碎并搅拌C.缩短酸浸的时间 D.适当提高酸浸温度
(3)向酸浸后的溶液中加入过量铁屑，除能将Fe3＋转化为Fe2＋外，还能________________；检验Fe3＋是否完全被还原的实验操作是___________________________________________________________________________________________。
取少量还原后的上层清液于试管中，向其中滴加KSCN溶液，若溶液不变红，则Fe3＋已完全被还原
(4)煅烧生成的SO2用石灰乳吸收得到CaSO3浆料，以CaSO3浆料制备NaHSO3溶液的实验方案为__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(已知：2CaSO3＋Na2SO4＋H2SO4＋4H2O===2CaSO4·2H2O＋2NaHSO3；CaSO4·2H2O难溶于水；pH＝4～6的溶液中 能大量存在。实验中可选用的试剂：3 ml·L－1 Na2SO4，3 ml·L－1H2SO4，1 ml·L－1 NaOH)
向CaSO3浆料中加入一定量3 ml·L－1 Na2SO4，边搅拌边缓慢滴加总量与Na2SO4溶液相同量的3 ml·L－1 H2SO4，测定反应液的pH，再用3 ml·L－1 H2SO4或1 ml·L－1 NaOH调节pH在4～6之间，过滤(或向CaSO3浆料中边搅拌边缓慢滴加3 ml·L－1 H2SO4，产生的气体通入1 ml·L－1 NaOH溶液中，测定溶液pH，当测定pH在4～6之间，停止滴加H2SO4 )
1.高磷鲕状赤铁矿(主要含有Fe2O3，含少量Al2O3、CaO、SiO2等)是我国一种重要的沉积型铁矿资源，以高磷鲕状赤铁矿为原料制备纯度较高的铁红，其流程如图所示。下列说法错误的是
A.铁红可用作油漆、油墨、建筑物的着色剂B.酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀C.洗涤滤渣时要用玻璃棒不断搅拌D.氧化时选用的试剂可以是H2O2、NaClO溶液
2.从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下，则下列说法正确的是
A.试剂a是铁、试剂b是稀盐酸B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同C.试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2＋
3.高铁酸钾(K2FeO4)是一种暗紫色固体，低温碱性条件下比较稳定。高铁酸钾能溶于水，微溶于浓KOH溶液，且能与水反应放出氧气，并生成Fe(OH)3胶体，常用作水处理剂。高铁酸钾有强氧化性，酸性条件下，其氧化性强于Cl2、KMnO4等。工业上湿法制备K2FeO4的流程如右：
下列关于K2FeO4的说法正确的是A.与水反应，每消耗1 ml K2FeO4 转移6 ml电子B.将K2FeO4与盐酸混合使用，可增强其杀菌消毒效果C.可用丁达尔效应鉴别K2FeO4和KMnO4两种紫红色溶液D.K2FeO4中，基态K＋的核外三个电子能层均充满电子
4.(2022·济宁一模)以黄铁矿的烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制取新型高效的无机高分子絮凝剂——聚合硫酸铁 (其中n＜2)的工艺流程如图：
已知：为防止Fe3＋水解，原料中的Fe3＋必须先还原为Fe2＋。下列有关说法错误的是A.“取样分析”目的是可以用来确定氧化Fe2＋所需NaClO3的量B.为促进水解反应，应在高温条件下进行C.氧化反应的离子方程式为 ＋6H＋＋6Fe2＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2OD.水解时溶液的pH偏小或偏大都会影响聚合硫酸铁的产率
5.(2022·北京一模)磷酸铁(FePO4)常用作电极材料。以硫铁矿(主要成分是FeS2，含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)为原料制备磷酸铁的流程如下：
已知几种金属离子沉淀的pH如下表所示：
请回答下列问题：(1)滤渣3的主要成分是________(写出化学式)。(2)用FeS还原Fe3＋的目的是________________________________，加入FeO的作用是_____________________________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
避免在除去Al3＋时Fe3＋被一并沉淀
(或2Al3＋＋3FeO＋3H2O
===2Al(OH)3＋3Fe2＋)
(3)试剂R宜选择___(填字母)。A.高锰酸钾 B.稀硝酸C.双氧水 D.次氯酸钠
(4)检验“氧化”之后溶液是否含Fe2＋的操作是___________________________________________________________________________________________________________________________。
取少量待测液于试管中，滴加几滴铁氰化钾溶液(或酸性高锰酸钾溶液)，若产生蓝色沉淀(或酸性高锰酸钾溶液褪色)，则该溶液中含有Fe2＋
6.某化学小组用部分氧化的FeSO4为原料，以萃取剂X(甲基异丁基甲酮)萃取法制取高纯氧化铁(Fe2O3)，并进行铁含量的测定。主要操作步骤如下：
已知：①在较高的盐酸浓度下，Fe3＋能溶解于甲基异丁基甲酮，当盐酸浓度降低时，该化合物解离。
请回答下列问题：(1)写出加入试剂a发生反应的离子方程式： _________________________________。(2)溶液中加入萃取剂X，转移至分液漏斗中，塞上玻璃塞振摇，振摇几次后需打开分液漏斗的_______放气；为提高萃取率和产品产量，实验时应进行的操作是________________________。(3)可作反萃取的萃取剂Y的最佳试剂是(填试剂名称)__________________。
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
分多次萃取并合并萃取液
(4)操作A为________、________、________。产品处理时，温度对产品的纯度有很大影响。已知温度对产物纯度的影响如图所示，则温度最好控制在____ ℃。
(5)现准确称取4.000 g样品，经酸溶、还原为Fe2＋，在容量瓶中配成100 mL溶液，用___________(填仪器名称)移取25.00 mL溶液于锥形瓶中，用0.100 0 ml·L－1的K2Cr2O7溶液进行滴定，消耗K2Cr2O7溶液20.60 mL。产品中铁的含量为________。(假设杂质不与K2Cr2O7反应)
(一)含铁化合物制备的微型流程设计
例1 用废铁屑制备磁性氧化铁(Fe3O4)，制取过程如图：
下列说法不正确的是A.浸泡过程中适当加热并搅拌效果更好B.检验A中的Fe3＋可以用KSCN溶液C.加H2O2时发生反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2OD.制备Fe3O4的反应Fe2＋＋2Fe3＋＋8OH－ Fe3O4＋4H2O是氧化还原反应
(二)含铁化合物制备的综合流程设计
例2 利用金属矿渣(含有FeS2、SiO2及Cu2O)制备(NH4)2Fe(SO4)2晶体的实验流程如下。
(1)煅烧过程中FeS2和Cu2O转化为Fe2O3和CuO。FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2的化学方程式为______________________________。(2)为提高酸浸过程中铁的浸出率，实验中可采取的措施有____(填字母)。A.增加矿渣的投料量 B.将矿渣粉碎并搅拌C.缩短酸浸的时间 D.适当提高酸浸温度
(3)向酸浸后的溶液中加入过量铁屑，除能将Fe3＋转化为Fe2＋外，还能________________；检验Fe3＋是否完全被还原的实验操作是___________________________________________________________________________________________。
取少量还原后的上层清液于试管中，向其中滴加KSCN溶液，若溶液不变红，则Fe3＋已完全被还原
(4)煅烧生成的SO2用石灰乳吸收得到CaSO3浆料，以CaSO3浆料制备NaHSO3溶液的实验方案为__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(已知：2CaSO3＋Na2SO4＋H2SO4＋4H2O===2CaSO4·2H2O＋2NaHSO3；CaSO4·2H2O难溶于水；pH＝4～6的溶液中 能大量存在。实验中可选用的试剂：3 ml·L－1 Na2SO4，3 ml·L－1H2SO4，1 ml·L－1 NaOH)
向CaSO3浆料中加入一定量3 ml·L－1 Na2SO4，边搅拌边缓慢滴加总量与Na2SO4溶液相同量的3 ml·L－1 H2SO4，测定反应液的pH，再用3 ml·L－1 H2SO4或1 ml·L－1 NaOH调节pH在4～6之间，过滤(或向CaSO3浆料中边搅拌边缓慢滴加3 ml·L－1 H2SO4，产生的气体通入1 ml·L－1 NaOH溶液中，测定溶液pH，当测定pH在4～6之间，停止滴加H2SO4 )
1.高磷鲕状赤铁矿(主要含有Fe2O3，含少量Al2O3、CaO、SiO2等)是我国一种重要的沉积型铁矿资源，以高磷鲕状赤铁矿为原料制备纯度较高的铁红，其流程如图所示。下列说法错误的是
A.铁红可用作油漆、油墨、建筑物的着色剂B.酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀C.洗涤滤渣时要用玻璃棒不断搅拌D.氧化时选用的试剂可以是H2O2、NaClO溶液
2.从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下，则下列说法正确的是
A.试剂a是铁、试剂b是稀盐酸B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同C.试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2＋
3.高铁酸钾(K2FeO4)是一种暗紫色固体，低温碱性条件下比较稳定。高铁酸钾能溶于水，微溶于浓KOH溶液，且能与水反应放出氧气，并生成Fe(OH)3胶体，常用作水处理剂。高铁酸钾有强氧化性，酸性条件下，其氧化性强于Cl2、KMnO4等。工业上湿法制备K2FeO4的流程如右：
下列关于K2FeO4的说法正确的是A.与水反应，每消耗1 ml K2FeO4 转移6 ml电子B.将K2FeO4与盐酸混合使用，可增强其杀菌消毒效果C.可用丁达尔效应鉴别K2FeO4和KMnO4两种紫红色溶液D.K2FeO4中，基态K＋的核外三个电子能层均充满电子
4.(2022·济宁一模)以黄铁矿的烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制取新型高效的无机高分子絮凝剂——聚合硫酸铁 (其中n＜2)的工艺流程如图：
已知：为防止Fe3＋水解，原料中的Fe3＋必须先还原为Fe2＋。下列有关说法错误的是A.“取样分析”目的是可以用来确定氧化Fe2＋所需NaClO3的量B.为促进水解反应，应在高温条件下进行C.氧化反应的离子方程式为 ＋6H＋＋6Fe2＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2OD.水解时溶液的pH偏小或偏大都会影响聚合硫酸铁的产率
5.(2022·北京一模)磷酸铁(FePO4)常用作电极材料。以硫铁矿(主要成分是FeS2，含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)为原料制备磷酸铁的流程如下：
已知几种金属离子沉淀的pH如下表所示：
请回答下列问题：(1)滤渣3的主要成分是________(写出化学式)。(2)用FeS还原Fe3＋的目的是________________________________，加入FeO的作用是_____________________________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
避免在除去Al3＋时Fe3＋被一并沉淀
(或2Al3＋＋3FeO＋3H2O
===2Al(OH)3＋3Fe2＋)
(3)试剂R宜选择___(填字母)。A.高锰酸钾 B.稀硝酸C.双氧水 D.次氯酸钠
(4)检验“氧化”之后溶液是否含Fe2＋的操作是___________________________________________________________________________________________________________________________。
取少量待测液于试管中，滴加几滴铁氰化钾溶液(或酸性高锰酸钾溶液)，若产生蓝色沉淀(或酸性高锰酸钾溶液褪色)，则该溶液中含有Fe2＋
6.某化学小组用部分氧化的FeSO4为原料，以萃取剂X(甲基异丁基甲酮)萃取法制取高纯氧化铁(Fe2O3)，并进行铁含量的测定。主要操作步骤如下：
已知：①在较高的盐酸浓度下，Fe3＋能溶解于甲基异丁基甲酮，当盐酸浓度降低时，该化合物解离。
请回答下列问题：(1)写出加入试剂a发生反应的离子方程式： _________________________________。(2)溶液中加入萃取剂X，转移至分液漏斗中，塞上玻璃塞振摇，振摇几次后需打开分液漏斗的_______放气；为提高萃取率和产品产量，实验时应进行的操作是________________________。(3)可作反萃取的萃取剂Y的最佳试剂是(填试剂名称)__________________。
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
分多次萃取并合并萃取液
(4)操作A为________、________、________。产品处理时，温度对产品的纯度有很大影响。已知温度对产物纯度的影响如图所示，则温度最好控制在____ ℃。
(5)现准确称取4.000 g样品，经酸溶、还原为Fe2＋，在容量瓶中配成100 mL溶液，用___________(填仪器名称)移取25.00 mL溶液于锥形瓶中，用0.100 0 ml·L－1的K2Cr2O7溶液进行滴定，消耗K2Cr2O7溶液20.60 mL。产品中铁的含量为________。(假设杂质不与K2Cr2O7反应)
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