高考化学 考点18 化工流程中铁的化合物的转化必刷题.docx
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高考化学考点18化工流程中铁的化合物的转化必刷题
考点十八化工流程中铁的化合物的转化
1．胆矾（CuSO4·5H2O）是一种重要的含铜化合物，某课外研究小组用粗铜（含少量Fe）通过不同的化学反应制取胆矾的过程如图
物质
完全沉淀时的pH
Fe（OH）3
3.2
Fe（OH）2
9.6
Cu（OH）2
6.4
当溶液中被沉淀离子的物质的量浓度小于1×10－5mol·L－1时，认为该离子沉淀完全。
试回答下列问题：
（1）下列物质中，最适合作为试剂X的是_________（填序号）。
A．KMnO4B．K2Cr2O4C．H2O2D．NaClO
（2）由粗铜通过两种途径制取胆矾，与途径Ⅱ相比，途径I有明显的两个优点，分别是_______________________，_______________________.
（3）试剂Y可以是__________________.（任填一种物质的化学式）
（4）若溶液C中Cu2＋、Fe3＋的浓度分别为1mol/L、0.lmol/L，则向溶液C中加入少量试剂Y的过程中应控制溶液C的pH范围约为________________.
（5）氢化亚铜（CuH）是一种红色固体，40~50℃时，滤液E和H3PO2溶液混合反应可得氢化亚铜沉淀，同时得到硫酸和磷酸，该反应的离子方程式为____________，该反应每转移1.5NA个电子，生成CuH的物质的量为__________.
（6）纳米氧化亚铜（Cu2O）是一种用途广泛的光电材料，电化学法可用铜棒和石墨作电极，电解滤液E获得纳米氧化亚铜，电解过程中无气体产生，则铜棒作____极，生成Cu2O的电极反应式为____，电解过程中滤液E的浓度____（填“增大”“不变”或“减小”）。
（7）得到CuSO4·5H2O晶体，乙醇代替蒸馏水洗涤晶体的目的是__________.
【答案】C产生等量胆矾途径Ⅰ消耗硫酸少途径Ⅰ不会产生污染大气的气体CuO、Cu（OH）2、CuCO3、Cu2（OH）2CO33.2～3.94Cu2++3H3PO2+6H2O=4CuH↓+8H++3H3PO40.5mol阳极2Cu2+ + 2e−+ H2O=Cu2O+2H+减小硫酸铜在乙醇中溶解度较小且乙醇易挥发
2．从古至今，铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大改变。
Ⅰ.
（1）铁元素在周期表中的位置为_____。
（2）古代中国四大发明之一的指南针是由天然磁石制成的，其主要成分是____（填字母）。
a.Feb.FeOc.Fe3O4d.Fe2O3
Ⅱ.下图是用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、Fe3O4、SiO2）为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图：
回答下列问题：
（1）酸浸、过滤后滤液A中的金属阳离子是____。
（2）煅烧FeCO3生成产品Ⅰ的化学方程式为______。
（3）写出步骤Ⅳ反应的离子方程式：
______________。
【答案】第四周期第Ⅷ族cFe3+、Fe2+（或铁离子、亚铁离子
4FeCO3+O2═2Fe2O3+4CO2Fe2++2HCO3-
═FeCO3↓+CO2+H2O
3．以下是用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2）为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图：
回答下列问题：
（1））古代中国四大发明之一的指南针是由天然磁石制成的，其主要成分是________（填字母）a.Feb.FeOc.Fe2O3d.Fe3O4
（2）酸浸、过滤后滤液A中的金属阳离子是_________，检验其中较低价态的阳离子所用试剂为________（填化学式）。
煅烧FeCO3生成产品Ⅰ的化学反应方程式为_______________
（3）已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如图所示，产品Ⅱ的化学式为_______，为了获得产品Ⅱ，向（NH4）2SO4溶液中加入KCl溶液后，还需要进行的操作是_____、趁热过滤、洗涤、干燥．
（4）进一步提纯产品Ⅱ的方法是；__________________
（5）步骤IV反应的离子方程式__________
【答案】dFe2+、Fe3+ K3[Fe（CN）6]4FeCO3+O2
2Fe2O3+4CO2 K2SO4 蒸发结晶 重结晶Fe2++2HCO3-=FeCO3+CO2+H2O
【解析】
（1）古代中国四大发明之一的司南是由天然磁石制成的，磁铁成分主要是四氧化三铁，选d，
因此，本题正确答案是：
d；
（2）Fe2O3、Fe3O4、FeO能与稀硫酸反应得到Fe2+、Fe3+，SiO2不能与稀硫酸反应，因此酸浸、过滤后滤
4．某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质）制取七水合硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）晶体，设计了如下流程：
已知:
（1）常温下，金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表。
开始形成氢氧化物沉淀的pH
完全形成氢氧化物沉淀的pH
Fe2+
7.0
9.0
Fe3+
1.9
3.2
Al3+
3.3
5.0
（2）七水合硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）的溶解度
温度/℃
10
20
30
40
50
FeSO4·7H2O溶解度（g）
15.5
26.5
32.9
40.2
48.9
（1）溶解烧渣选用足量硫酸，写出Fe2O3与硫酸反应的离子方程式_______________;检验溶液1中含有Fe3+的实验方法是___________________;
（2）固体1是制作单晶硅的主要原料,写出该反应的化学方程式___________________;
（3）试剂X是__________________;固体2是___________________;
（4）加入NaOH溶液控制pH应不超过_________________;
（5）从溶液2中获得晶体的的方法为______________,_____________过滤、洗涤、干燥。
【答案】Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O取原溶液适量于洁净的小试管中，滴加KSCN溶液，若溶液显红色，则原溶液中含有Fe3+SiO2+C
Si+COFeAl（OH）37.0高温溶解冷却结晶
5．从古至今，铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大改变。
Ⅰ.
（1）铁元素在周期表中的位置为___________。
（2）古代中国四大发明之一的指南针是由天然磁石制成的，其主要成分是___________（填字母）。
a.Feb.FeOc.Fe3O4d.Fe2O3
Ⅱ.下图是用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、Fe3O4、SiO2）为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图：
回答下列问题：
（1）酸浸、过滤后滤液A中的金属阳离子是___________。
（2）煅烧FeCO3生成产品Ⅰ的化学方程式为___________。
（3）已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如图所示，产品Ⅱ的化学式为___________。
（4）写出步骤Ⅳ反应的离子方程式：
___________。
【答案】第四周期第Ⅷ族cFe3+、Fe2+（或铁离子、亚铁离子）4FeCO3+O2═2Fe2O3+4CO2K2SO4Fe2++2HCO3-
═FeCO3↓+CO2+H2OⅠ.
（1）铁元素的核电荷数为26，原子结构示意图为
，铁元素在周期表中的位置为第四周期第Ⅷ族；正确答案：
第四周期第Ⅷ族。
（2）四氧化三铁具有铁磁性，能够吸引铁，因此指南针中天然磁石主要成分为Fe3O4；正确选项c。
Ⅱ.
（1）二氧化硅不与稀硫酸反应，其它的三种氧化物可与酸反应，故存在的离子为Fe3+，Fe2+；正确答案：
Fe3+、Fe2+（或铁离子、亚铁离子）。
（2））在有空气存在的条件下，煅烧碳酸亚铁会产生铁红，反应的方程式为FeCO3+O2=2Fe2O3+4CO2；正确答案：
4FeCO3+O2═2Fe2O3+4CO2。
（3）从图中信息可知，由于硫酸钾的溶解度小，因此产品II为K2SO4；正确答案：
K2SO4。
（4）加入铁粉后，铁粉与铁离子反应，溶液中仅剩亚铁离子，与碳酸氢铵反应的离子方程式为：
Fe2++2HCO3-═FeCO3↓+CO2+H2O；正确答案：
Fe2++2HCO3-═FeCO3↓+CO2+H2O。
6．从古至今，铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大变化。
（1）古代中国四大发明之一的指南针是由天然磁石制成的，其主要成分是______（填字母序号）。
a．Feb．FeOc．Fe3O4d．Fe2O3
（2）硫酸渣的主要化学成分为：
SiO2约45%，Fe2O3约40%，Al2O3约10%，MgO约5%。
用该废渣制取药用辅料——红氧化铁的工艺流程如下（部分操作和条件略）：
回答下列问题：
①在步骤i中产生的有毒气体可能有__________________。
②在步骤iii操作中，要除去的离子之一为Al3＋。
若常温时Ksp[Al（OH）3]=1.0×10－32，此时理论上将Al3＋沉淀完全（Al3+的浓度为10-5mol/L），则溶液的pH为____________。
③步骤iv中，生成FeCO3的离子方程式是_________________________________。
（3）氯化铁溶液称为化学试剂中的“多面手”，向氯化铜和氯化铁的混合溶液中加入氧化铜粉末会产生新的沉淀，写出该沉淀的化学式_________________。
请用平衡移动的原理，结合必要的离子方程式，对此现象作出解释：
___________________________________。
（4）①古老而神奇的蓝色染料普鲁士蓝的合成方法如下：
复分解反应ii的离子方程式是________________________________________________。
②如今基于普鲁士蓝合成原理可检测食品中CN－，方案如下：
若试纸变蓝则证明食品中含有CN－，请解释检测时试纸中FeSO4的作用：
___________。
【答案】cCO和SO2等5Fe2＋＋2HCO3－=FeCO3↓＋CO2↑＋H2OFe（OH）3Fe3++3H2O
Fe（OH）3+3H+加入CuO与H+反应生成Cu2+和H2O，降低了H+浓度，使得水解平衡正向移动，生成Fe（OH）3沉淀3[Fe（CN）6]4－+4Fe3+=Fe4[Fe（CN）6]3↓碱性条件下，Fe2+与CN－结合生成[Fe（CN）6]4－；Fe2+被空气中O2氧化生成Fe3+；[Fe（CN）6]4－与Fe3+反应生成普鲁士蓝使试纸显蓝色
7．K2Cr2O7是一种重要的化工原料。
以铬铁矿（主要成分为FeO·Cr2O3,还含有Al2O3、Fe2O等杂质）为原料制备K2Cr2O7的一种工艺流程如下：
已知：
（a）Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+
（b）不同温度下各物质的溶解度
物质
KCl
NaCl
K2Cr2O7
Na2Cr2O7
溶解度（g/100gH2O）
0℃
28
35.7
4.7
163
40℃
40.1
36.4
26.3
215
80℃
51.3
38
70
376
（c）步骤①的主要反应为：
FeO•Cr2O3+Na2CO3+NaNO3
Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2（未配平）。
（1）“滤渣1”和“滤渣2”的主要成分分别是_________，_________（填化学式）.
写出③的离子反应方程式________________________________________;
步骤④中调PH可选用以下试剂__________。
A、NH3B、KOHC、CH3COOHD、HCl
（2）在步骤⑤中加入适量KCl，____________________，过滤得到K2Cr2O7固体。
（3）某工厂用akg铬铁矿粉（含Cr2O340%）制K2Cr2O7，最终得到产品bkg，产率为_____________________________×100%。
（列计算式）。
（4）化学还原法可除去废水中的Cr2O72-，取含Cr2O72-的模拟水样分别在不同PH条件下,向每个水样中分别加一定量的FeSO4、NaHSO3，搅拌，充分反应,然后滴加Ca（OH）2悬浊液,静置沉淀，测定铬去除率,实验结果下图所示。
①在酸性条件下，NaHSO3使Cr2O72-还原成为Cr3+,请写出NaHSO3与Cr2O72-反应的离子方程式:
____________________________________。
②pH>8时，亚铁盐对+6价Cr的去除效果反而下降,可能的原因是_________________。
【答案】Fe2O3Al（OH）3AlO2-+CO2+2H2O=A（OH）3↓+HCO3-C蒸发浓缩，冷却结晶b/（a×0.4×294÷152）3HSO3-+Cr2O72-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2OpH>8时,Fe2+转化为Fe（OH）2而Fe（OH）2易被空气中O2氧化
方程式为：
3HSO3-+Cr2O72-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2O；②pH>8时，Fe2+转化为Fe（OH）2后易被空气中的氧气氧化，从而对对+6价Cr的去除率下降，故答案为：
pH>8时,Fe2+转化为Fe（OH）2而Fe（OH）2易被空气中O2氧化。
8．某研究小组为了探究一种无机矿物盐X（仅含四种元素）的组成和性质，设计并完成了如下实验：
另取10.80gX在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40g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：
___________，并设计实验方案验证该反应的产物：
______。
【答案】）
CaFe（CO3）2CaFe（CO3）2
CaO＋FeO＋2CO2↑4Fe（OH）2＋2H2O＋O2=4Fe（OH）32FeO＋CO2
Fe2O3＋CO检测Fe2O3：
将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液若显红色，表明产物中有Fe（Ⅲ）；检测CO：
将气体通过灼热CuO，黑色固体变红色
n（FeO）＝n（CaO）＝0.050mol，则X的化学式为CaFe（CO3）2。
X在惰性气流中受热至完全分解的化学方程式为CaFe（CO3）2
CaO＋FeO＋2CO2↑。
（3）Fe（OH）2被空气中的O2氧化为Fe（OH）3，其化学方程式为4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3。
（4）高温下FeO与CO2反应生成CO，另一种产物可能是Fe2O3。
将反应后所得到的固体用稀硫酸溶解，然后用KSCN溶液检验是否含有Fe3＋，将气体产物通过热的CuO固体，根据固体变红色可确定CO2中有CO。
检测Fe2O3：
将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液若显红色，表明产物中有Fe（Ⅲ）；检测CO：
将气体通过灼热CuO，黑色固体变红色。
9．四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。
用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3、Ti的最高化合价为＋4）作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：
请回答下列问题：
（1）硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是______________________________________。
（2）向滤液Ⅰ中加入铁粉，发生反应的离子方程式为____________、_______________。
（3）在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。
书写水解的离子方程式：
_________。
（4）水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。
请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：
_____________。
（5）过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、______（填化学式），减少废物排放。
（6）A可用于生产红色颜料（Fe2O3），其实验方法是：
a．5.56akgA（摩尔质量为278g·mol-1）溶于水中，加入适量氢氧化钾溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；
b．再向红褐色胶体中加入33.36bkgA和1.12ckg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；
c．过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。
若所得滤液中溶质只有硫酸钾和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料__________kg。
【答案】TiO2＋2H2SO4===Ti（SO4）2＋2H2O或TiO2＋H2SO4===TiOSO4＋H2O2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋Ti++4H2O
TiO2·H2O+4H+加水促进钛盐水解，加热促进钛盐水解，降低H＋浓度促进钛盐水解H2O、FeSO4、H2SO41.60a＋3.20b＋1.60c
10．一种用软锰矿（主要成分MnO2）和黄铁矿（主要成分FeS2）制取MnSO4·H2O并回收单质硫的工艺流程如下：
已知：
本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。
回答下列问题：
（1）步骤①混合研磨成细粉的主要目的是__；步骤②浸取时若生成S、MnSO4及Fe2（SO4）3的化学方程式___。
（2）步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2+，为了除去Fe2+可先加入______________________；步骤④需将溶液加热至沸然后在不断搅拌下加入碱调节pH为4~5，再继续煮沸一段时间，“继续煮沸”的目的是_____________________________________。
步骤⑤所得滤渣为__________________（填化学式）。
（3）步骤⑦需在90~100℃下进行，该反应的化学方程式为_________________________________。
（4）测定产品MnSO4·H2O的方法之一是：
准确称取ag产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用cmol·L-1KMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色，消耗标准溶液VmL，产品中Mn2+的质量分数为w（Mn2+）=________________。
【答案】增大接触面积，提高硫酸浸取时的浸取速率和浸取率3MnO2+2FeS2+6H2SO4=3MnSO4+Fe（SO4）3+4S↓+6H2O软锰矿粉或H2O2溶液破坏Fe（OH）3胶体并使沉淀颗粒长大，便于过滤分离Fe（OH）3（NH4）2Sx+1
2NH3↑+H2S↑+xS↓（8.25cV/a）%或（8.25cV×10-2）/a或0.0825cV/a或0.0825cV/a×100%
11．Ni-MH电池在工农业生产和日常生活中具有广泛用途，废旧电池中含有大量金属元素，其回收利用具有非常重要的意义。
一种利用废Ni-MH电池正极材料（主要含有Ni（OH）2，还含有少量Fe、Cu、Ca、Mg、Mn、Zn的氢氧化物）制备电子级硫酸镍晶体的工艺流程如下图所示：
回答下列问题：
（1）“浸出”时温度、硫酸浓度、浸出时间对镍浸出率的影响如下图：
则“浸出”时最适宜的条件为_______________。
（2）在“滤液1”中加入双氧水可将Fe2+转化为难溶的针铁矿（FeOOH），写出反应的离子方程式：
______________。
（3）“滤液2”中加入NaF 可将滤液中Ca2+、Mg2+转化为难溶的CaF2和MgF2。
当加入过量NaF后，所得“滤液3”中c（Mg2+）∶c（Ca2+）=0.67，则MgF2 的溶度积为_____________[已知Ksp（CaF2）=1.10×10-10]。
（4）向“滤液3”中加入（NH4）2S2O8可以除锰，在此过程中（NH4）2S2O8与MnSO4反应生成含锰元素的一种黑色不溶物、硫酸铵及硫酸，写出该反应的化学方程式___________________。
（5）向“滤液4”加入有机萃取剂后，Zn2+与有机萃取剂（用HA表示） 形成易溶于萃取剂的络合物ZnA2·2HA。
该过程可以表示为：
Zn2++4HA
ZnA2·2HA+2H+
①已知加入萃取剂后，锌的萃取率随料液pH 变化如图所示。
试分析pH 增大时，锌的萃取率逐渐增大的原因是___________________。
②“操作X”的名称是_____________。
（6）上述回收镍的过程中，使用了1kg 含镍37.1%的正极材料，最终得到纯净的NiSO4·7H2O 1.686kg，则镍的回收率为_______________。
【答案】80℃，1.8mol/L H2SO4，0min2Fe2++H2O2+2H2O=2FeOOH↓+4H+7.37×10-11
3（NH4）2S2O8+MnSO4+2H2O=MnO2 ↓+（NH4）2SO4+2H2SO4料液的pH 增大，使料液中的c（H+）减小，促使Zn2++4HA
ZnA2·2HA+2H+ 向右进行，锌的萃取率增大分液95.4%
Zn2++4HA
ZnA2·2HA+2H+ 向右进行，锌的萃取率增大。
②“滤液4”中加入有机萃取剂将Zn2+萃取，出现分层现象，将有机层与水层分离的“操作X”的名称为分液。
（6）根据Ni守恒，Ni的回收率为
100%=95.4%。
12．硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。
工业上由氧化锌矿（主要成分为ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等）生产ZnSO4•7H2O的一种流程如图：
（1）步骤Ⅰ的操作是____________。
（2）步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气的目的是______________。
（3）步骤Ⅱ中，在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，生成Fe（OH）3和MnO（OH）2两种沉淀，该反应的离子方程式为____________________________________________。
（4）步骤Ⅲ中，加入锌粉的作用是______________。
（5）已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表：
温度/℃
0
20
40
60
80
100
溶解度/g
41.8
54.1
70.4
74.8
67.2
60.5
从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为________________、冷却结晶、过滤。
烘干操作需在减压低温条件下进行，原因是_________________________________。
（6）取28.70gZnSO4•7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。
分析数据，680℃时所得固体的化学式为______。
a．ZnOb．Zn3O（SO4）2c．ZnSO4d．ZnSO4•H2O
【答案】过滤升高温度、使反应物充分混合，以加快反应速率3Fe2++MnO4-+8H2O=3
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