新高考化学一轮复习精品学案 第4章 热点强化7　含铁物质的转化与制备（含解析）

热点强化7　含铁物质的转化与制备

从物质类别和物质所含核心元素的化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习化学的重要方法之一。

(1)横向变化体现了同价态、不同物质类别(氧化物、碱、盐)之间的转化。

①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐；

②Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱；

③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。

(2)纵向变化体现了不同价态、同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。

(3)斜向变化体现了不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。

1．(2021·广东，10)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

答案　C

解析　图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的盐类物质，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的盐类物质，d为Fe(OH)3。Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe＋2FeCl3===3FeCl2，故A不选；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故B不选；Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作为向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故C选；b→c→d→e→b转化如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2，故D不选。

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是稀硫酸

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＋

答案　C

解析　试剂a是铁，加入过量的铁，可把铜全部置换出来，并把FeCl3还原为FeCl2，则通过操作Ⅰ过滤得到的滤液X为FeCl2溶液，滤渣Y为铜和过量的铁；由于最终得到的产品是FeCl3，故试剂b是稀盐酸，铜不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成FeCl2，故通过操作Ⅱ过滤可得到铜单质，滤液Z为FeCl2溶液，在两次过滤得到的FeCl2溶液中通入氯气，发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋，把FeCl2转化为FeCl3，然后通过操作Ⅲ(蒸发结晶并过滤)便可得到氯化铁晶体，蒸发结晶与过滤所使用的仪器不相同，故A、B错误，C正确；溶液W中有Cl－，酸性KMnO4溶液既可氧化Fe2＋，又可氧化Cl－，故用酸性KMnO4溶液不可检验溶液W中是否还有Fe2＋，D错误。

3．若利用硫铁矿焙烧取硫后的废渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取FeSO4·7H2O，设计了如下流程：

下列说法错误的是(　　)

A．溶解废渣选用的酸是稀硫酸，试剂X选用铁粉

B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al(OH)3，进入固体2

C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，必须控制条件防止其被氧化和分解

D．若改变方案，在溶液1中直接加入NaOH溶液至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O

答案　D

解析　流程设计意图是用硫酸把Fe2O3、Al2O3转化为硫酸盐，除去SiO2，然后用试剂X(铁粉)还原Fe3＋得到硫酸亚铁，A正确；分离FeSO4和Al2(SO4)3采用的是调控pH的方法，使Al3＋转化为Al(OH)3沉淀从而与FeSO4分离，B正确；Fe2＋容易被氧化，所以在制备FeSO4·7H2O产品的过程中，要防止其被氧化和分解，C正确；在溶液1中直接加过量的NaOH得到的是Fe(OH)3沉淀，沉淀经溶解、结晶分离得到Fe2(SO4)3，D不正确。

4．高铁酸钠(Na2FeO4)为紫色固体，易溶于水，微溶于NaOH溶液，具有强氧化性，可以杀菌消毒，是一种新型、高效、多功能的水处理剂。某化学实验小组利用NaClO在碱性介质中与FeCl3溶液的反应制备Na2FeO4并探究其性质，实验装置如图所示。

请回答下列问题：

(1)橡胶管a的作用是________________________，装置甲中反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

(2)若去掉装置乙，其不足之处为____________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)当装置丁中出现________现象时，关闭K1；此时向装置丙中加入FeCl3溶液。

(4)装置丙中生成Na2FeO4的离子方程式为________________________________。

(5)反应后，向装置丙中加入饱和的________(填化学式)溶液，析出紫色晶体，过滤、洗涤、干燥。

(6)取少量Na2FeO4晶体加入浑浊的泥浆水中，泥浆水很快澄清，同时产生气体。请结合化学方程式分析Na2FeO4的净水原理： __________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　(1)平衡气压，便于浓盐酸顺利流下　MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋ Cl2↑＋2H2O　(2)挥发出的氯化氢与氢氧化钠溶液反应，干扰Na2FeO4的制备　(3)溶液变为红色　(4)3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O　(5)NaOH　(6)Na2FeO4与水反应生成氢氧化铁胶体和氧气：4Na2FeO4＋10H2O===4Fe(OH)3(胶体)＋3O2↑＋8NaOH，氢氧化铁胶体能吸附水中的泥浆达到净水的作用

解析　(1)由实验装置图可知，装置甲中橡胶管a的作用是平衡气压，便于浓盐酸顺利流下；装置甲中二氧化锰与浓盐酸共热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋ Cl2↑＋2H2O。(3)若装置甲中生成的氯气将装置中的空气完全排出后，过量的氯气将氯化亚铁氧化为氯化铁，FeCl3与溶液中的硫氰化钾反应生成硫氰化铁，使溶液变为红色。(4)装置丙中碱性条件下，次氯酸根离子与铁离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子、氯离子和水，反应的离子方程式为3ClO—＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。