第13讲　铁及其化合物的转化与应用(能力课)（共38张PPT）-2024届高考化学一轮复习

(共38张PPT)
第13讲　铁及其化合物的转化与应用(能力课)
第二部分　元素及其化合物
第三章　金属及其化合物
　　　　　　1.了解铁元素的“价—类”二维图和铁的三角转化关系。　2.掌握铁及其化合物的化工流程图的分析。　
考点一　铁及其化合物的转化关系
核心知能突破
关键能力训练
01
1．铁元素的“价—类”二维图
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．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①
B．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，加酸溶解可实现转化③
D．由图可预测：高铁酸盐(FeO )具有强氧化性，可用于消毒，FeO
与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可作净水剂
CD　[A.Fe与H2O(g)在高温条件下，发生反应生成Fe3O4，错误；B.FeO在空气中加热转化为Fe3O4，错误；C、D正确。]
2．A、B、C是中学所学过的三种单质，A、B、C及其他物质之间的反应关系如图所示，其中B、D、E、F的水溶液呈酸性。D＋C―→E＋F且常温下只有B为气态，则A、B、C分别为(　　)
A．Fe、Cl2、Cu　　　　　 B．Fe、Cl2、H2
C．Cu、Cl2、Fe D．Fe、Cl2、Mg
A　[B单质水溶液呈酸性，且常温下为气态，则B为Cl2，结合转化关系可推出，A、B、C、D、E、F分别为Fe、Cl2、Cu、FeCl3、CuCl2、FeCl2。]
3．(2022·福州模拟)常温时，将0.1 mol Fe(NO3)3和2 mol 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
考点二　化工流程中含铁化合物的制备与回收
02
核心知能突破
关键能力训练
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－===2FeO
＋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，CO 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－===2FeO ＋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SO ，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．工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下：
试回答下列问题：
(1)滤液X中含有的金属阳离子是__________(填离子符号)。
(2)①步骤Ⅱ加入过量铁粉的目的是将_______________。
②步骤Ⅲ中可选用__________(填字母)调节溶液的pH。
a．次氯酸钙　　　　 b．氨水
c．氢氧化钠溶液 d．高锰酸钾溶液
(3)①步骤Ⅳ加入NH4HCO3时的离子方程式：____________。
②步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35 ℃以下，其目的是____________。
③步骤Ⅳ中FeCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2＋，检验Fe2＋的方法是_____________。
(4)在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为__________。
[答案]　(1)Fe2＋、Fe3＋　
(2)①将Fe3＋全部还原为Fe2＋　②b
(3)①Fe2＋＋2HCO ===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O　②防止NH4HCO3受热分解，减少Fe2＋的水解　③取少量溶液，加入硫氰化钾溶液，不显红色，然后滴加氯水，溶液变为红色
(4)4FeCO3＋O2 2Fe2O3＋4CO2
真题感悟·明确考向
03
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。
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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
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
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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。]
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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 mol·L－1)。
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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。
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SO 对Fe3＋的水解反应无影响，但对还原反应有影响
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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SO 对Fe3＋的水解反应有影响，D项错误。
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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
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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。]
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4．(2019·全国Ⅰ卷，T27)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：
回答下列问题：
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(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法_______________。
(2)步骤②需要加热的目的是____________，温度保持80～95 ℃，采用的合适加热方式是__________________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________(填标号)。
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(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是____________。分批加入H2O2，同时为了____________，溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有_______________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
[答案]　(1)用热的纯碱溶液洗涤　(2)加快反应速率　热水浴　C　(3)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质　防止Fe3＋水解　(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
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谢谢观看 THANK YOU!