2019届高考化学考点18化工流程中铁的化合物的转化必刷题.docx

考点十八 化工流程中铁的化合物的转化1胆矾(CuSO45H2O)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pHFe(OH)33.2Fe(OH)29.6Cu(OH)26.4当溶液中被沉淀离子的物质的量浓度小于1105molL1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)。AKMnO4 BK2Cr2O4 CH2O2 DNaClO（2）由粗铜通过两种途径制取胆矾，与途径相比，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，4050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CuSO45H2O晶体，乙醇代替蒸馏水洗涤晶体的目的是_.【答案】C产生等量胆矾途径消耗硫酸少途径不会产生污染大气的气体CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO33.23.94Cu2+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。.（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.Fe b.FeO c.Fe3O4 d.Fe2O3.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生成产品的化学方程式为_ 。（3）写出步骤反应的离子方程式：_ 。【答案】第四周期第族cFe3+、Fe2+(或铁离子、亚铁离子4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2Fe2+2HCO3-FeCO3+CO2+H2O3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.Fe b.FeO c.Fe2O3 d.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，产品的化学式为_，为了获得产品，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）进一步提纯产品的方法是；_（5）步骤IV反应的离子方程式_【答案】dFe2+、Fe3+K3Fe（CN）64FeCO3+O22Fe2O3+4CO2K2SO4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(FeSO47H2O)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pHFe2+7.09.0Fe3+1.93.2Al3+3.35.0(2)七水合硫酸亚铁(FeSO47H2O)的溶解度温度/1020304050FeSO47H2O溶解度(g)15.526.532.940.248.9(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。.（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.Fe b.FeO c.Fe3O4 d.Fe2O3.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，产品的化学式为 _ 。（4）写出步骤反应的离子方程式：_。【答案】第四周期第族cFe3+、Fe2+(或铁离子、亚铁离子)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2K2SO4Fe2+2HCO3-FeCO3+CO2+H2O.（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族；正确答案：第四周期第族。（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。.（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+O22Fe2O3+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）。aFe bFeO cFe3O4 dFe2O3（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：在步骤i中产生的有毒气体可能有_。在步骤iii操作中，要除去的离子之一为Al3。若常温时KspAl(OH)3=1.01032，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_。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）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_。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5Fe22HCO3=FeCO3CO2H2OFe(OH)3Fe3+3H2OFe(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3Fe(CN)6 4+ 4Fe3+ = Fe4Fe(CN)63碱性条件下，Fe2+与CN结合生成Fe(CN)64；Fe2+被空气中O2氧化生成Fe3+；Fe(CN)64与Fe3+反应生成普鲁士蓝使试纸显蓝色7K2Cr2O7是一种重要的化工原料。以铬铁矿(主要成分为FeOCr2O3,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-+H2O2CrO42-+2H+(b)不同温度下各物质的溶解度物 质KClNaClK2Cr2O7Na2Cr2O7溶解度（g/100g H2O）02835.74.71634040.136.426.32158051.33870376(c)步骤的主要反应为：FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+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).写出的离子反应方程式_;步骤中调PH可选用以下试剂_。A、NH3 B、 KOH C、CH3COOH D、 HCl（2）在步骤中加入适量KCl，_，过滤得到K2Cr2O7固体。（3）某工厂用akg 铬铁矿粉（含Cr2O3 40%）制K2Cr2O7，最终得到产品 b kg，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。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:_。 pH8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 0.4294152)3HSO3-+Cr2O72-+5H+=2Cr3+3SO42-+4H2OpH8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； pH8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：pH8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10.80 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)2CaOFeO2CO24Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)32FeOCO2Fe2O3CO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()；检测CO：将气体通过灼热CuO，黑色固体变红色n(FeO)n(CaO)0.050 mol，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)2CaOFeO2CO2。 (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)22H2OO2=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()；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，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：a5.56a kg A(摩尔质量为278gmol-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33.36b kg A和1.12c kg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】TiO22H2SO4=Ti(SO4)22H2O或TiO2H2SO4=TiOSO4H2O 2Fe3Fe=3Fe2Fe2H=H2Fe2Ti+ 4H2OTiO2H2O+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、H2SO41.60a3.20b1.60c10一种用软锰矿(主要成分MnO2)和黄铁矿(主要成分FeS2) 制取MnSO4H2O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）步骤混合研磨成细粉的主要目的是_；步骤浸取时若生成S、MnSO4及Fe2(SO4)3的化学方程式_。（2）步骤所得酸性滤液可能含有Fe2+，为了除去Fe2+可先加入_；步骤需将溶液加热至沸然后在不断搅拌下加入碱调节pH为45，再继续煮沸一段时间，“继续煮沸”的目的是_。步骤所得滤渣为_(填化学式)。（3）步骤需在90100下进行，该反应的化学方程式为_。（4）测定产品MnSO4H2O的方法之一是：准确称取a g产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用c molL-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(8.25cV10-2)/a或0.0825cV/a或0.0825cV/a100%11Ni-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)=1.1010-10。（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ZnA22HA。该过程可以表示为：Zn2+4HAZnA22HA+2H+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_。“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NiSO47H2O1.686kg，则镍的回收率为_。【答案】80 ，1.8mol/LH2SO4，0min2Fe2+H2O2+2H2O=2FeOOH+4H+7.3710-113 (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+4HAZnA22HA+2H+向右进行，锌的萃取率增大分液95.4%Zn2+4HAZnA22HA+2H+向右进行，锌的萃取率增大。“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ZnSO47H2O的一种流程如图： （1）步骤的操作是_。 （2）步骤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/020406080100溶解度/g41.854.170.474.867.260.5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28.70 g ZnSO47H2O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_。 aZnO bZn3O(SO4)2 cZnSO4 dZnSO4H2O【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=3Fe(OH)3+MnO(OH)2+5H+除去Cu2+60条件下蒸发浓缩降低烘干的温度，防止ZnSO47H2O分解bZn3O(SO4)2时,物质的量均为0.1mol,若得ZnSO4H2O的质量为17.90g(100);若得ZnSO4的质量为16.10g(250);若得ZnO的质量为8.10g(930);据此通过排除法确定680时所得固体的化学式为Zn3O(SO4)2；答案为：b。13镓是制作高性能半导体的重要原料。在工业上经常从锌矿冶炼的废渣中回收镓。已知锌矿渣中含有Zn、Fe、Pb、Ga以及二氧化硅等，目前综合利用锌矿渣的流程如下：已知：Ga性质与铝相似。lg2=0.3，lg3=0.48。如下表所示。Zn(OH)2Ga(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp1.610-172.710-31810-162.810-39（1）写出Ga的原子结构示意图_。（2）滤渣1的成分为_。（3）加入H2O2的目的( 用离子方程式和适当语言回答) _。（4）室温条件下，若浸出液中各种阳离子的浓度均为0.01mo/L且某种离子浓度小于110-5 mol/L即认为该离子已完全除去，问操作B调节pH的范围是_。（5）操作C中，需要加入氢氧化钠溶液，其目的是_ (用离子方程式解释)；能否用氨水代替NaOH溶液，为什么? _；如何检测Fe(OH)3洗涤干净? _。（6）在工业上，经常用电解NaGaO2溶液的方法生产Ga，写出阴极的电极反应方程式：_。【答案】SiO2 PbSO42Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O，防止生成Fe(OH)25.48pH.6.6Ga(OH)3+OH-=CaO2-+2H2O不能，因为NH3H2O 为弱碱，与Ga(OH)3不反应取最后一次洗涤的滤液，用pH试纸测试pH值，若为中性则洗涤干净GaO2 -+2H2O+3e-=Ga+4OH-因是：NH3H2O为弱碱，氨水与Ga（OH）3不反应。根据流程，Fe（OH）3沉淀上吸附的离子有Na+、OH-、GaO2- 等，检验Fe（OH）3洗涤干净只要检验最后的洗涤液中不含OH- 即可，检验Fe（OH）3洗涤干净的操作是：取最后一次洗涤的滤液，用pH试纸测试pH值，若为中性则洗涤干净。（6）电解NaGaO2溶液生产Ga，Ga元素的化合价由+3价降为0价，GaO2- 转化为Ga为还原反应，电解时还原反应在阴极发生，阴极的电极反应式为：GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-。14聚合硫酸铁（PFS）是一种高效的无机高分子絮凝剂。某工厂利用经浮选的硫铁矿烧渣（有效成分为 Fe2O3 和 Fe3O4）制备 PFS，其工艺流程如下图所示。（1）CO是“还原焙烧”过程的主要还原剂。下图中，曲线表示 4 个化学反应 a、b、c、d 达到平衡时气相组成和温度