高三化学一轮复习讲义 15　第一篇　第二部分　第三章　第11讲　铁及其化合物的转化及应用(能力课)

第11讲铁及其化合物的转化及应用(能力课)1．根据化合价和物质类别了解铁及其化合物的性质和转化关系。2．掌握铁及其化合物的化工流程中的物质制备和分离提纯。铁及其化合物的转化关系1．铁元素的“价—类”二维图(1)横向变化体现了同价态不同物质类别(氧化物、盐、碱)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和还原性。2．铁的“三角”转化关系(1)从氧化还原反应角度分析Fe2+和Fe3+的性质与转化。①Fe只具有还原性，与弱氧化剂反应：Fe能被S、Fe3+、Cu2+、H＋等弱氧化剂氧化为Fe2+，如Fe＋2Fe3+=3Fe2+；与强氧化剂反应：Fe能被Cl2、HNO3等强氧化剂氧化为Fe3+。②Fe2+既具有氧化性又具有还原性，以还原性为主，与氧化剂反应：当Fe2+遇到强氧化剂(如H2O2、Cl2、HNO3、酸性KMnO4溶液)时，被氧化为Fe3+，如2Fe2+＋H2O2＋2H＋=2Fe3+＋2H2O；与还原剂反应：当Fe2+遇到Al、Zn等还原剂时，可以被还原为Fe，如Fe2+＋Zn=Zn2+＋Fe。③Fe3+具有较强的氧化性，能被CO、Al等还原为Fe，如Fe2O3＋2Al高温2Fe＋Al2O3；Fe3+被Fe、Cu、I－、H2S等还原为Fe2+，如2Fe3+＋Cu=2Fe2+＋(2)从离子反应视角判断Fe2+和Fe3+的离子共存问题。①Fe2+不共存NO3-(H＋)、ClO－②Fe3+不共存S2-、I－③Fe3+不共存HCO3-、CO31．(2025·太原模拟)如图为铁元素的“价—类”二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是()A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末C．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③D．由图可预测：高铁酸盐FeO42-具有强氧化性，可用于消毒，FeO42．A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质，其含量在地壳中排第四。反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是()A．①中所加试剂可能是氯气B．③中需要加具有氧化性的试剂C．A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化D．元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现3．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)若去掉装置乙，其不足之处为_____________________________________________________________________________________________________________。(2)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。(3)装置丙中生成Na2FeO4的离子方程式为___________________________。(4)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。(5)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：________________________________________________________________________________________________________________________________________。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示例1．用烧渣(主要含FeO、Fe2O3，还有一定量的SiO2)制备绿矾2．废品中含铁化合物的制备3．刻蚀印刷电路板废液回收FeCl3和Cu1．(2025·广州模拟)利用矿铁厂的废铁屑(主要成分为Fe，含有沙土、油污、Fe3O4和FeO)制备磁性纳米Fe3O4的流程如图所示：下列说法错误的是()A．预处理时，需要使用Na2CO3溶液，可将溶液进行适当升温B．纳米Fe3O4属于胶体，能发生丁达尔效应C．滤液B中加入氢氧化钠溶液时，可观察到有白色沉淀生成，迅速转为灰绿色，最后转化为红褐色D．步骤⑤发生反应的离子方程式为Fe2+＋2FeOOH＋2OH－=Fe3O4＋2H2O2．高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂。一种利用废铁屑制备高铁酸钾的流程如图所示：下列叙述正确的是()A．K2FeO4与明矾净水的原理相同B．反应Ⅰ中尾气可用饱和石灰水吸收，防止污染的同时还可制得漂白粉C．反应Ⅱ的离子方程式为2Fe3+＋3ClO－＋5H2O=2FeO42-＋3Cl－＋D．K2FeO4在强碱性溶液中能稳定存在，且溶解度比Na2FeO4小3．(人教版必修第一册内容改编)某工厂废水中含有FeSO4、CuSO4及少量的Fe2(SO4)3、MgSO4等。为变废为宝，设计如图工艺回收FeSO4和Cu。已知：298K时，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10-17，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10-39，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10-12。回答下列问题：(1)试剂①②③分别为________、__________、____________。(2)操作①的步骤包括________、__________、过滤、洗涤、干燥。(3)B生成E的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________。(4)E生成F的过程中，加入适量NaOH溶液的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)判断沉淀F已经洗涤干净的方法及现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)常温下，若E中MgSO4的物质的量浓度为0.56mol·L-1，要使Mg2+开始沉淀，则溶液的pH应调至________。1．(2024·广东卷，T14)部分含Mg或Al或Fe物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是()A．若a在沸水中可生成e，则a→f的反应一定是化合反应B．在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化C．加热c的饱和溶液，一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系D．若b和d均能与同一物质反应生成c，则组成a的元素一定位于周期表p区(1)若a与H2O(g)反应生成黑色物质，则e→d→c→f的转化过程中一定是化合反应的为______，写出该反应的化学方程式：___________________________________________________________________________________________________。(2)写出c→f，f→c转化的离子方程式：______________________________________________________________________________________________________，____________________________________________________________________。2．(2023·辽宁卷，T10)某工厂采用如下工艺制备CrOH3，已知焙烧后Cr元素以＋6价形式存在，下列说法错误的是(A．“焙烧”中产生CO2B．滤渣的主要成分为Fe(OH)2C．滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrOD．淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用(1)Cr2O3在“焙烧”中发生反应的化学方程式为___________________________________________________________________，为了提高“焙烧”效率可采取的措施为______________________________________________________________________________________________________。(2)滤液①加入稀硫酸酸化，含铬元素的离子转化方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．(2024·贵州卷，T16节选)煤气化渣属于大宗固废，主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺，制备钠基正极材料NaFePO4和回收Al2O3的流程如下：已知：①25℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10-33，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10-12；②2Na[Al(OH)4](aq)Al2O3·3H2O(s)＋2NaOH(aq)。回答下列问题：(1)“滤渣”的主要成分为_______________________________(填化学式)。(2)25℃时，“碱沉”控制溶液pH至3.0，此时溶液中c(Fe3+)＝____________________________________________________________________mol·L-1。(3)“除杂”时需加入的试剂X是________________________。(4)“水热合成”中，NH4H2PO4作为磷源，“滤液2”的作用是____________________________________________________________________，水热合成NaFePO4的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________。(1)煤气化渣(主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等)中加浓硫酸“酸浸”，SiO2不反应、也不溶解，成为“滤渣”，即“滤渣”的主要成分为SiO2。(2)25℃时，“碱沉”控制溶液pH至3.0，即c(H＋)＝10-3mol·L-1，则c(OH－)＝10-11mol·L-1，此时溶液中c(Fe3+)＝KspFeOH3c3OH-＝2.8×10-3910-113mol(3)“除杂”时需要沉淀镁离子、得Na[Al(OH)4]，所以加入的试剂X是NaOH溶液。(4)“水热合成”中，NH4H2PO