2024届高考化学一轮复习专题3第13讲铁及其化合物的转化与应用能力学案

这是一份2024届高考化学一轮复习专题3第13讲铁及其化合物的转化与应用能力学案，共20页。

铁及其化合物的转化关系
1．铁元素的价类图
说明：①横向变化体现同种价态不同类物质的转化。
②纵向变化体现不同价态、不同物质之间的转化，发生的是氧化还原反应。
2．铁的三角转化关系
1．(2022·连云港二模)聚合硫酸铁(SPFS)的化学式可表示为[Fea(OH)b(SO4)c]m，是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理。用铁的氧化物为原料来制取聚合硫酸铁，原料中的Fe3＋必须先还原为Fe2＋。实验步骤如下：
步骤Ⅱ取样分析溶液中的Fe2＋、Fe3＋的含量，目的是( )
①控制溶液中Fe2＋与Fe3＋物质的量之比 ②确定下一步还原所需铁的量 ③确定氧化Fe2＋所需NaClO3的量 ④确保铁的氧化物酸溶完全
A．①②B．①③
C．②③ D．③④
C [铁的氧化物溶解于硫酸中，取样分析溶液中的Fe2＋、Fe3＋的含量，因为控制水解时Fe3＋的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3＋先被还原为
Fe2＋，所以确定下一步还原所需铁的量，然后Fe2＋再被氧化为Fe3＋，需要确定氧化Fe2＋所需NaClO3的量，故②③正确，故C正确。]
2．我国清代《本草纲目拾遗》中叙述“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝……日久起销，用刀刮其销……所下之销末，名铁线粉。”铁线粉即含有铁锈酚铁粉，铁线粉溶于稀盐酸可能发生下列反应，其中氧化产物与还原产物的质量比为1∶2的反应是( )
A．Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
B．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
C．Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
D．FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
B [A.该反应无元素化合价发生变化，不涉及氧化还原反应，A错误；B.Fe转化为Fe2＋，铁元素化合价升高，Fe作还原剂生成产物为氧化产物，Fe3＋转化为Fe2＋，铁元素化合价降低，Fe3＋作氧化剂生成还原产物，即氧化产物与还原产物的质量比等于物质的量比为1∶2，B正确；C.Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑反应中Fe2＋为氧化产物，H2为还原产物，氧化产物与还原产物的质量比为28∶1，C错误；D.该反应无元素化合价发生变化，不涉及氧化还原反应，D错误。]
3．常温时，将0.1 ml Fe(NO3)3和2 ml HCl溶于水得2 L混合溶液，然后向该溶液投入m g铁粉使其充分反应后，滴加KSCN溶液不变红色。下列有关说法正确的是( )
A．由于氧化性Fe3＋>H＋，首先发生的反应是：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
B．当加入16.8 g铁粉时，可生成标准状况下6.72 L气体
C．在铁粉充分反应后的溶液中，铁元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在
D．m≥28，反应过程中溶液的质量一直在减小
B [酸性条件下，NOeq \\al(－,3)有氧化性，因此首先发生的反应是Fe＋NOeq \\al(－,3)＋4H＋===NO↑＋Fe3＋＋2H2O，然后发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋2H＋===
Fe2＋＋H2↑，A错误；当加入16.8 g铁粉时，刚好发生上述第一个反应，生成标准状况下6.72 L NO气体，此时消耗1.2 ml H＋，B正确；滴加KSCN溶液不变红色说明溶液中不含Fe3＋，C错误；当恰好第二个反应结束时，根据方程式计算则至少消耗铁16.8 g＋(0.1 ml＋0.3 ml)×eq \f(1,2)×56 g·ml－1＝28 g，但反应过程中溶液的质量一直在增大，D错误。]
化工流程中含铁化合物的制备与回收
含铁化合物的制备与回收化工流程
(1)用废铁屑(含少量SiO2和氧化铁)制取绿矾
(2)用烧渣(主要含FeO、Fe2O3，还有一定量的SiO2)制备绿矾
(3)废品中铁化合物的制备
(4)刻蚀印刷电路板废液回收FeCl3和Cu
1．利用废铁屑(主要成分为Fe，还含有C、S、P等)制取高效净水剂K2FeO4的流程如图所示：
下列说法不正确的是( )
A．废铁屑在酸溶前可用热的纯碱溶液除去油污
B．步骤②是将Fe2＋转化为Fe(OH)3
C．步骤③中发生反应的离子方程式为2Fe(OH)3＋3ClO－===2FeOeq \\al(2－,4)＋3Cl－＋4H＋＋H2O
D．步骤④中反应能发生的原因是在相同条件下，K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4
C [纯碱是强碱弱酸盐，COeq \\al(2－,3)水解导致纯碱溶液呈碱性，碱性条件下油污水解生成高级脂肪酸盐和甘油，所以废铁屑在酸溶前可用热的纯碱溶液除去油污，故A正确；NaOH中和过量的酸，Fe2＋被H2O2氧化为Fe3＋，在碱性溶液中将Fe3＋转化为Fe(OH)3，步骤②的目的是将溶液中的Fe2＋转化为Fe(OH)3，故B正确；步骤③中发生的反应是在碱性条件下，反应的离子方程式为2Fe(OH)3＋4OH－＋3ClO－===2FeOeq \\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O，故C错误；步骤④中反应的化学方程式为2KOH＋Na2FeO4===K2FeO4＋2NaOH，溶解度大的能转化为溶解度小的物质，反应能发生的原因是K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小，故D正确。]
2．某研究性学习小组从腐蚀印刷电路板的废液(含有FeCl2、FeCl3、CuCl2)中回收铜并制备氯化铁晶体，设计流程如下：
下列说法正确的是( )
A．试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B．操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都用到玻璃棒引流
C．若试剂c是双氧水和盐酸，相应的离子反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===
2Fe3＋＋2H2O
D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2＋
C [由分析知试剂b为盐酸，若用硫酸，则会引入杂质SOeq \\al(2－,4)，A错误；操作Ⅰ、Ⅱ为过滤，需用玻璃棒引流液体，操作Ⅲ涉及蒸发操作，需用玻璃棒搅拌，防止液体飞溅，B错误；H2O2可将Fe2＋氧化为Fe3＋，根据电荷守恒添加
H＋配平，相应离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，C正确；溶液W中过量的盐酸与KMnO4也反应，故此处不能用KMnO4检验Fe2＋，D错误。]
3．某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 ml/L的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_________________________________
____________________________________________________________________。
(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变血红色，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为
___________________________________________________________________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变血红色，煤油的作用是____________________________________________________。
(4)丙组同学取10 mL 0.1 ml/L KI溶液，加入6 mL 0.1 ml/L FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于2支试管中进行实验：
①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层呈紫色；
②第二支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变血红色。
实验①和②说明：在I－ 过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为_______________________________________。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为____________________________________；
一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是________；生成沉淀的原因是__________________________________
________________________________________________(用平衡移动原理解释)。
[解析] (1)亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe2＋被氧化。(2)Cl2可将Fe2＋氧化成
Fe3＋，自身得电子生成氯离子，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平，该反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 (3)防止空气中的氧气将
Fe2＋氧化，产生干扰，则煤油的作用是隔绝空气。(4)碘易溶于CCl4，在CCl4中呈紫色，Fe3＋遇KSCN溶液显血红色，实验①和②说明，在I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以证明该反应为可逆反应。(5)H2O2溶液中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，铁离子的溶液呈棕黄色，说明H2O2将
Fe2＋氧化成Fe3＋，发生反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋ 2H2O；一段时间后，溶液中有气泡出现，是因为Fe3＋催化H2O2分解产生O2；H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动，所以随后有红褐色沉淀生成。
[答案] (1)防止Fe2＋被氧化 (2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
(4)Fe3＋ 可逆反应
(5)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O Fe3＋催化H2O2分解产生O2
H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动
1．(2022·山东等级考，T12)高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。
下列说法错误的是( )
A．固体X主要成分是Fe(OH)3和S；金属M为Zn
B．浸取时，增大O2压强可促进金属离子浸出
C．中和调pH的范围为3.2～4.2
D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成
D [CuS精矿(含有杂质Zn、Fe元素)在高压O2作用下，用硫酸溶液浸取，CuS反应产生为CuSO4、S、H2O，Fe2＋被氧化为Fe3＋，然后加入NH3调节溶液pH，使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2＋、Zn2＋仍以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3；滤液中含有Cu2＋、Zn2＋；然后向滤液中通入高压H2，根据元素活动性：Zn>H>Cu，Cu2＋被还原为Cu单质，通过过滤分离出来；而Zn2＋仍然以离子形式存在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。经过上述分析可知固体X主要成分是S、Fe(OH)3，金属M为Zn。D项，在用高压H2还原Cu2＋变为Cu单质时，H2失去电子被氧化为H＋，与溶液中OH－结合形成H2O，若还原时增大溶液的酸度，c(H＋)增大，不利于H2失去电子还原Cu单质，因此不利于Cu的生成，D错误。]
2．(2022·湖南选择性考试，T13)为探究FeCl3的性质，进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 ml·L－1)。
依据上述实验现象，结论不合理的是( )
A．实验①说明加热促进Fe3＋水解反应
B．实验②说明Fe3＋既发生了水解反应，又发生了还原反应
C．实验③说明Fe3＋发生了水解反应，但没有发生还原反应
D．整个实验说明SOeq \\al(2－,3)对Fe3＋的水解反应无影响，但对还原反应有影响
D [实验①中煮沸后溶液变红褐色[Fe(OH)3胶体]，说明加热促进Fe3＋水解反应，A项正确；实验②中溶液变红褐色，说明生成了Fe(OH)3胶体，Fe3＋发生了水解反应，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中存在Fe2＋，
Fe3＋发生了还原反应，B项正确；实验③中溶液变红褐色，说明Fe3＋发生了水解反应，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，无蓝色沉淀生成，说明Fe3＋没有发生还原反应，C项正确；实验①中煮沸后溶液变红褐色，实验③中溶液直接变红褐色，说明SOeq \\al(2－,3)对Fe3＋的水解反应有影响，D项错误。]
3．(2021·广东选择性考试，T10)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )
A．a可与e反应生成b
B．b既可被氧化，也可被还原
C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体
D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
C [根据图示可知a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe2＋的盐类物质，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe3＋的盐类物质，d为Fe(OH)3。Fe3＋盐中加入浓碱液可以生成Fe(OH)3沉淀，C错误。]
4．(2022·江苏选择性考试，T14节选)硫铁化合物(FeS、FeS2等)应用广泛。
(1)纳米FeS可去除水中微量六价铬[Cr(VI)]。在pH＝4～7的水溶液中，纳米FeS颗粒表面带正电荷，Cr(VI)主要以HCrOeq \\al(－,4)、Cr2Oeq \\al(2－,7)、CrOeq \\al(2－,4)等形式存在，纳米FeS去除水中Cr(VI)主要经过“吸附→反应→沉淀”的过程。
已知：Ksp(FeS)＝6.5×10－18，Kspeq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(FeOH2))＝5.0×10－17；H2S电离常数分别为Ka1＝1.1×10－7、Ka2＝1.3×10－13。
①在弱酸性溶液中，反应FeS＋H＋Fe2＋＋HS－的平衡常数K的数值为________。
②在pH＝4～7溶液中，pH越大，FeS去除水中Cr(VI)的速率越慢，原因是_________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)FeS2、FeS在空气中易被氧化，将FeS2在空气中氧化，测得氧化过程中剩余固体的质量与起始FeS2的质量的比值随温度变化的曲线如图所示。800 ℃时，FeS2氧化成含有两种元素的固体产物为________(填化学式，写出计算过程)。
[解析] (1)反应FeS＋H＋Fe2＋＋HS－的平衡常数K＝eq \f(cFe2＋·cHS－,cH＋) ，由题目信息可知，Ksp(FeS)＝c(Fe2＋)·c(S2－)＝6.5×10－18，H2S电离常数Ka2＝eq \f(cH＋·cS2－,cHS－)＝1.3×10－13，所以K＝eq \f(cFe2＋·cHS－,cH＋)＝eq \f(KspFeS,Ka2)＝5×10－5；在pH＝4～7溶液中，pH越大，FeS表面带正电荷，易吸引阴离子，因为OH－的浓度增大，降低了对三种含Cr(Ⅵ)阴离子的吸引，致使有效接触面减少，反应速率下降。
(2)由图可知，800 ℃时，氧化过程中剩余固体的质量与起始FeS2的质量的比值为66.7%，设FeS2氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeOx，M(FeS2)＝120 g/ml，则M(FeOx)＝120 g/ml×66.7%＝80.04 g/ml,56＋16x＝80.04，x＝eq \f(3,2) ，所以固体产物为Fe2O3。
[答案] (1)①5×10－5 ②c(OH－)越大，FeS表面带正电荷，易吸引阴离子，因为OH－的浓度增大，降低了对三种含Cr(VI)阴离子的吸引，致使有效接触面减少，反应速率下降
(2)Fe2O3；设FeS2氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeOx，M(FeS2)＝120 g/ml，则M(FeOx)＝120 g/ml×66.7%＝80.04 g/ml，则56＋16x＝80.04，x＝eq \f(3,2) ，即固体产物为Fe2O3
课时分层作业(十三)
铁及其化合物的转化与应用
1．在某些高档点心的包装盒内有个小纸袋，将小纸袋打开，可看到灰黑色粉末，其中有些已变成棕褐色。将灰黑色粉末溶于盐酸，取上层清液，滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，滴入几滴氯水，马上出现血红色。以下结论不正确的是( )
A．该灰黑色粉末用作抗氧化剂
B．小袋中的原装粉末是Fe2O3
C．小袋中装有活性铁粉
D．该灰黑色粉末不可食用
B [由题中信息可知，铁粉为黑色粉末，加入盐酸后生成氯化亚铁溶液，滴入几滴氯水，发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，生成了铁离子，溶液变棕黄色。A.铁为灰黑色粉末，具有还原性，用作抗氧化剂，故A正确；B.氧化铁为红棕色，不是灰黑色，且不具有还原性，不能抗氧化，故B错误；C.该灰黑色粉末是铁粉，故C正确；D.该灰黑色粉末为铁粉，不可食用，故D正确。]
2．(2022·盐城模拟)下列实验操作能达到实验目的的是( )
A．装置甲：浓盐酸与二氧化锰制氯气
B．装置乙：用浓硫酸配制一定物质的量浓度的稀硫酸
C．装置丙：制备氢氧化亚铁
D．装置丁：收集铁与水蒸气反应产生的少量气体产物以便检验
D [A.浓盐酸与二氧化锰制氯气需要加热，缺少加热装置，故A不符合题意；B.不能在容量瓶中稀释浓硫酸，故B不符合题意；C.Fe与稀硫酸反应生成氢气可排出装置内空气，但不能使硫酸亚铁与NaOH接触，故C不符合题意；D.铁与水蒸气反应生成氢气，氢气具有可燃性，肥皂泡可收集少量氢气，点燃肥皂泡可检验氢气，故D符合题意。]
3．(2022·南通模拟)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[Fe2(OH)n(SO4)3－n/2]m(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ClOeq \\al(－,3)＋6H＋＋6Fe2＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O
D．水解时溶液的pH偏小或偏大都会影响聚合硫酸铁的产率
B [A项，因为控制水解时Fe3＋的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3＋必须先还原为Fe2＋，所以确定下一步还原所需铁的量，然后Fe2＋再被氧化为Fe3＋，需要确定氧化Fe2＋所需NaClO3的量，A正确；B项，该流程中要得到[Fe2(OH)n(SO4)3－n/2]m，若温度过高，则将转化为Fe(OH)3沉淀，使得产物不纯，故应该控制反应温度，B错误；C项，从流程中可知，进入氧化反应的是Fe2＋，即NaClO3将Fe2＋氧化为Fe3＋，故氧化反应的离子方程式为ClOeq \\al(－,3)＋6H＋＋6Fe2＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O，C正确；D项，水解时溶液的pH偏小将使大部分Fe3＋不能水解仍然以Fe3＋存在，而pH偏大将生成Fe(OH)3沉淀，故都会影响聚合硫酸铁的产率，D正确。]
4．FeSO4在工业上可用于制备FeCO3，实验室模拟工业流程如图所示。下列说法正确的是( )
A．可用KSCN溶液检验FeSO4溶液中Fe2＋是否全部被氧化成Fe3＋
B．用Na2CO3代替NH4HCO3，可能有Fe(OH)2沉淀产生
C．沉淀的同时有NH3产生
D．可用盐酸检验沉淀是否洗涤干净
B [检验FeSO4溶液中Fe2＋是否完全被氧化成Fe3＋，应选用酸性高锰酸钾溶液或铁氰化钾溶液，故A错误；用Na2CO3代替NH4HCO3，碳酸钠中碳酸根离子水解程度大，也可以发生相互促进的水解反应生成氢氧化亚铁沉淀，故B正确；FeSO4与碳酸氢铵发生的反应为Fe2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑，无氨气生成，故C错误；可用氯化钡溶液检验沉淀是否洗涤干净，若洗涤液中加入氯化钡溶液无沉淀生成说明洗涤干净，加入盐酸无明显现象，不能用盐酸，故D错误。]
5．碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：
(1)I2的一种制备方法如图所示：
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为___________________________
________________________________________________________________，
生成的沉淀与硝酸反应，生成________后可循环使用。
②通入Cl2的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为_______
_______________________________________________________________；
若反应物用量比为neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Cl2))/neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(FeI2))＝1.5时，氧化产物为________；当neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Cl2))/neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(FeI2))>1.5，单质碘的收率会降低，原因是_____________________________
___________________________________________________________________。
(2)以NaIO3为原料制备I2的方法是：先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3，生成碘化物；再向混合溶液中加入NaIO3溶液，反应得到I2，其制备I2的总反应的离子方程式为_____________________________________________________。
(3)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2，若生成1 ml I2，消耗的KI至少为________ml。I2在KI溶液中可发生反应I2 ＋ I－Ieq \\al(－,3)。实验室中使用过量的KI与CuSO4溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是_______________________________________。
[解析] (1) ①由流程图可知悬浊液中含AgI ，AgI可与Fe反应生成FeI2和Ag，FeI2易溶于水，在离子方程式中能拆，故加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为2AgI＋Fe===2Ag＋ Fe2＋＋2I－，生成的银能与硝酸反应生成硝酸银参与循环中；②通入Cl2的过程中，因I－还原性强于Fe2＋，Cl2先氧化还原性强的I－，若氧化产物只有一种，则该氧化产物只能是I2，故反应的化学方程式为FeI2＋Cl2===I2＋FeCl2，若反应物用量比为neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Cl2))/neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(FeI2))＝1.5时即Cl2过量，先氧化完全部I－再氧化Fe2＋，恰好将全部I－和Fe2＋氧化，故氧化产物为I2、FeCl3，当neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Cl2))/neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(FeI2))>1.5即Cl2过量，多余的氯气会与生成的单质碘以及水继续发生氧化还原反应，单质碘的收率会降低。(2)先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3，生成碘化物即含I－的物质；再向混合溶液中(含I－)加入NaIO3溶液，反应得到I2，其制备I2的两个反应中I－为中间产物，总反应为IOeq \\al(－,3)与HSOeq \\al(－,3)发生氧化还原反应，生成SOeq \\al(2－,4)和I2，根据得失电子守恒、电荷守恒及元素守恒配平离子方程式即可得：2IOeq \\al(－,3)＋5HSOeq \\al(－,3)===I2＋5SOeq \\al(2－,4)＋3H＋＋H2O。(3) KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2，化学方程式为4KI＋2CuSO4===2CuI↓ ＋I2＋2K2SO4，若生成1 ml I2，则消耗的KI至少为4 ml；反应中加入过量KI，I－浓度增大，可逆反应I2 ＋ I－Ieq \\al(－,3)平衡右移，增大I2溶解度，有利于蒸馏时防止单质碘析出。
[答案] (1)①2AgI＋Fe===2Ag＋ Fe2＋＋2I－ AgNO3 ②FeI2＋Cl2===I2＋FeCl2 I2、FeCl3 I2被过量的Cl2进一步氧化
(2)2IOeq \\al(－,3)＋5HSOeq \\al(－,3)===I2＋5SOeq \\al(2－,4)＋3H＋＋H2O
(3)4 防止单质碘析出
6．锰锌铁氧体软磁材料(Fe2O3­MnO­ZnO)作为一种重要的电子材料在信息通信等领域有广泛的应用，用软锰矿(主要成分MnO2，含SiO2、FeO、Fe2O3、CaO、MgO等杂质)为主要原料制备软磁材料的工艺流程如下。
回答下列问题：
(1)滤渣①的主要成分是________。
(2)“酸浸”过程中加入过量铁粉的主要目的是
_______________________________________________________________。
(3)写出“酸浸”过程铁发生反应的离子方程式为_____________________
______________________________________________________________。
(4)“碳化”中生成FeCO3的离子方程式为___________________________
________________________________________________________________。
(5)“煅烧”时，碳酸亚铁发生反应的化学方程式为____________________
_______________________________________________________________。
[解析] 根据题干流程信息可知，“酸浸”时发生的反应有MnO2＋2H2SO4＋Fe===MnSO4＋FeSO4＋2H2O、FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2O、Fe＋Fe2O3＋3H2SO4===3FeSO4＋3H2O、CaO＋H2SO4===CaSO4＋H2O、MgO＋H2SO4===MgSO4＋H2O，过滤得滤渣①为SiO2和过量的铁粉，向滤液①中加入NH4F，将Ca2＋、Mg2＋转化为CaF2、MgF2沉淀，过滤得滤渣②主要成分为CaF2、MgF2，向滤液②中加入FeSO4·7H2O、ZnSO4·7H2O调节溶液中Fe2＋、Zn2＋、Mn2＋的物质的量比例，加入NH3·H2O、NH4HCO3将Fe2＋、Zn2＋、Mn2＋进行碳化转化为FeCO3、ZnCO3、MnCO3，过滤后得滤渣③的主要成分为FeCO3、ZnCO3、MnCO3、滤液③的主要成分为(NH4)2SO4。
[答案] (1)SiO2和铁粉
(2)将MnO2全部还原成Mn2＋，将Fe3＋全部还原为Fe2＋
(3)MnO2＋4H＋＋Fe===Mn2＋＋Fe2＋＋2H2O，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋或Fe＋Fe2O3＋6H＋===3Fe2＋＋3H2O
(4)Fe2＋＋HCOeq \\al(－,3)＋NH3·H2O===FeCO3↓＋NHeq \\al(＋,4)＋H2O
(5)4FeCO3＋O2eq \(=====,\s\up9(高温))2Fe2O3＋4CO2
7．(2022·宿迁检测)某研究小组为了探究一种无机矿物质X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验：
另取10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g固体1。请回答如下问题：
(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图：________，写出气体甲的电子式：______________。
(2)X的化学式是________，在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为_____________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是
________________________________________________________________
______________________________________(用化学反应方程式表示)。
(4)一定条件下，气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式为_______________________________________
____________________________________________________________________，
并设计实验方案验证该反应的产物为___________________________________
___________________________________________________________________。
[解析] 由白色沉淀在空气中可转化为红褐色沉淀知X中含有铁元素，由X与盐酸反应生成气体甲，一般与盐酸反应产生气体的物质中含有COeq \\al(2－,3)或HCOeq \\al(－,3)，甲又能与溶液1反应生成白色沉淀且该白色沉淀又可在水中继续与甲反应，故甲是CO2。由实验过程知X中含有＋2价的铁，X中含有4种元素，若X中含有HCOeq \\al(－,3)和Fe，则X分解的产物状态有3种，与题意不符，所以应含有COeq \\al(2－,3)，另一种金属可能是＋2价的钙，根据化合价写出X的化学式为CaFe(CO3)2，X分解得到CO2、CaO、FeO。固体1是CaO、FeO的混合物，溶于水后得氢氧化钙溶液和固体2为FeO，氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀，所以沉淀1是碳酸钙；FeO与盐酸反应生成氯化亚铁，无氧条件下与氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，在空气中转化为氢氧化铁。据此分析解答。(1)根据以上分析，白色沉淀1的金属元素是Ca，其原子结构示意图为 ，CO2的电子式为；(2)X为CaFeC2O6(或CaCO3·FeCO3)，X分解得到CO2、CaO、FeO，化学反应方程式为CaCO3·FeCO3eq \(=====,\s\up9(△))CaO＋FeO＋2CO2↑；
(3)白色沉淀2是Fe(OH)2，红褐色沉淀是Fe(OH)3，变色的原因是4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；
(4)固体1是CaO和FeO的混合物，由于铁元素处于中间价态，可以升高也可以降低，CO2中碳元素处于最高价态，只能降低，因此可能的化学反应方程式为2FeO＋CO2eq \(=====,\s\up9(△))Fe2O3＋CO。验证该反应的产物：将固体粉末溶于稀盐酸，滴入KSCN溶液若显血红色，则可证明产物中有Fe3＋；将气体产物通入灼烧的氧化铜固体中，固体变红色，且反应后气体通入澄清石灰水溶液变浑浊，则证明气体产物是CO。
[答案] (1)
(2)CaFeC2O6(或CaCO3·FeCO3) CaCO3·FeCO3eq \(=====,\s\up9(△))CaO＋FeO＋2CO2↑ (3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (4)2FeO＋CO2eq \(=====,\s\up9(△))Fe2O3＋CO 检验Fe2O3：将固体加入盐酸溶解，再滴入KSCN溶液，溶液呈血红色；检验CO：将气体产物通过灼热CuO，黑色固体变为红色
8．绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法：
查询资料，得有关物质的数据如下表：
(1)检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3＋，最好选用的试剂为________(填字母)。
A．KSCN溶液B．NaOH溶液
C．KMnO4溶液
(2)操作Ⅱ中，通入硫化氢至饱和的目的是(写两点)
_______________________________________________________________、
_______________________________________________________________。
(3)操作Ⅳ的顺序依次为________、冷却结晶、过滤。
[解析] (2)通入硫化氢至饱和的目的是硫化氢具有强还原性，可以将Fe3＋还原为Fe2＋。H2S在溶液中饱和，可以增大溶液中的S2－浓度，尽量保证将
Sn2＋全部转化为SnS沉淀，以便于过滤除去Sn杂质。(3)溶液中得到晶体，需要对溶液加热进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等，所以操作Ⅳ的顺序依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。
[答案] (1)A (2)除去溶液中的Sn2＋ 将Fe3＋还原成Fe2＋ (3)蒸发浓缩Fe(OH)3
Cu(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2
实验
操作与现象
①
在5 mL水中滴加2滴FeCl3溶液，呈棕黄色；煮沸，溶液变红褐色。
②
在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液，变红褐色；再滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀。
③
在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液，变红褐色；将上述混合液分成两份，一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液，无蓝色沉淀生成；另一份煮沸，产生红褐色沉淀。
25 ℃时
饱和H2S
溶液
SnS沉
淀完全
FeS开
始沉淀
FeS沉
淀完全
pH
3.9
1.6
3.0
5.5