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＋2Al2Fe＋Al2O3；Fe3+被Fe、Cu、I－、H2S等还原为Fe2+，如2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+。
(2)从离子反应视角判断Fe2+和Fe3+的离子共存问题。
①Fe2+(H＋)、ClO－、(H＋)
②Fe3+S2-、I－、
③Fe3+、、等与Fe3+相互促进水解的离子
1．(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，加水溶解可实现转化③
D．由图可预测：高铁酸盐具有强氧化性，可用于消毒与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂
2．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Cu
1．(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＋2H2O
2．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===＋3Cl－＋10H＋
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：298 K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0.56 mol·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，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CO2
B．滤渣的主要成分为Fe(OH)2
C．滤液①中Cr元素的主要存在形式为
D．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＋)＝10-3 mol·L-1，则c(OH－)＝10-11 mol·L-1，此时溶液中c(Fe3+)＝＝ mol·L-1＝2.8×10-6 mol·L-1。
(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，NH4H2PO4作为磷源，“滤液2”为NaOH溶液，其既可以提供合成NaFePO4所需要的Na＋，又可以提供反应所需要的碱性环境，水热合成NaFePO4的离子方程式为NaFePO4↓＋NH3↑＋3H2O。
流程中“酸浸→碱沉→煅烧→酸化、还原→……”涉及铁元素的离子方程式有____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
第11讲 铁及其化合物的转化及应用(能力课)
考点一
[关键能力提升]
1．D [铁与高温水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，A错误；FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，能迅速被氧化成Fe3O4，B错误；加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，氢氧化铁不溶于水，加水不能实现转化③，C错误；高铁酸盐中铁元素为＋6 价，具有强氧化性，可用于消毒，与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，胶体具有吸附性，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂，D正确。]
2．C [根据转化关系可确定A为变价金属，应为Fe，反应①加入氯气能实现，则B为FeCl3，C为FeCl2，A项正确；反应③是铁元素由＋2价升高到＋3价，需要加具有氧化性的试剂，B项正确；过量的铁与稀硝酸反应时，生成硝酸亚铁，C项不正确；Fe3+能将I-氧化成I2，自身被还原成Fe2+，D项正确。]
3．(1)挥发出的氯化氢与氢氧化钠溶液反应，干扰Na2FeO4的制备 (2)溶液变为红色 (3)3ClO-＋2Fe3+＋10OH-===2Fe＋3Cl-＋5H2O (4)NaOH (5)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
考点二
[关键能力提升]
1．B [废铁屑中有油污，预处理时，需要使用Na2CO3溶液，将溶液进行适当升温可促进碳酸钠水解，同时有利于油污水解，A项正确；纳米Fe3O4属于纯净物，不属于胶体，不能发生丁达尔效应，B项错误；滤液B的溶质为FeCl2，加入氢氧化钠溶液，先生成Fe(OH)2白色沉淀，迅速转为灰绿色，最后转化为红褐色，C项正确；FeOOH与滤液B(氯化亚铁溶液)发生反应：2FeOOH＋Fe2+＋2OH-===Fe3O4＋2H2O，D项正确。]
2．D [K2FeO4有强氧化性，因而可以杀菌消毒，当铁元素的化合价降低为＋3后又可水解生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，明矾净水是因为Al3+水解生成的Al(OH)3胶体吸附水中的悬浮物，所以二者净水的原理不完全相同，A项错误；反应Ⅰ中尾气为Cl2，因为Ca(OH)2的溶解度很小，所以用饱和石灰水吸收Cl2不充分，不能有效防止污染，也不能很好地获得漂白粉，B项错误；反应Ⅱ在碱性环境下发生反应，离子方程式中不可能有H+，正确的离子方程式为2Fe3+＋3ClO-＋10OH-===2Fe＋3Cl-＋5H2O，C项错误；由制取过程知，K2FeO4在强碱性溶液中能稳定存在，溶解度比Na2FeO4小，D项正确。]
3．解析：(1)工业废水中含有FeSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3和MgSO4，试剂①加入后实现固液分离且B滤液的最终产物为含铁化合物，故试剂①优先选用过量Fe粉置换不同金属离子，A固体的主要成分为Fe和Cu，加入稀硫酸(试剂②)得到FeSO4和Cu，B滤液中主要含有FeSO4、MgSO4，结合后续加入的NaOH溶液用于除Mg2+，可知试剂③为具有氧化性且易分解的H2O2溶液，故试剂①②③分别为Fe、稀硫酸、H2O2溶液。(2)操作①是从FeSO4溶液中得到FeSO4·7H2O晶体，故操作①为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(3)由分析可知B生成E的过程为Fe2+在H2O2和H+作用下被氧化为Fe3+，根据守恒原则可写出离子方程式。(5)证明Fe(OH)3沉淀已洗涤干净即检验沉淀中是否有MgSO4残留，可用Ba2+检验是否存在S。(6)E中c(Mg2+)＝c(MgSO4)＝0.56 mol·L-1，Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2+)·c2(OH-)＝5.6×10-12，即0.56×c2(OH-)＝5.6×10-12，c(OH-)＝1.0×10-5.5 mol·L-1，c(H+)＝1.0×10-8.5 mol·L-1，pH＝8.5，所以要使Mg2+开始沉淀，溶液的pH应调至8.5。
答案：(1)Fe 稀硫酸 H2O2溶液 (2)蒸发浓缩 冷却结晶 (3)2Fe2+＋H2O2＋2H+===2Fe3+＋2H2O (4)调节溶液的pH，使Fe3+完全沉淀、Mg2+不沉淀 (5)取最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，无白色沉淀产生 (6)8.5
[高考真题 衍生变式]
1．B [若a在沸水中可生成e，此时a为Mg，e为Mg(OH)2，即f为镁盐，a→f的反应有多种，可能为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，该反应属于置换反应，故a→f的反应不一定是化合反应，故A错误；e能转化为d，此时e为白色沉淀Fe(OH)2，d为红褐色沉淀Fe(OH)3，说明在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化，故B正确；若c为铝盐，加热其饱和溶液不会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系，故C错误；假设b为Al2O3，即d为Al(OH)3，c为铝盐，Al2O3、Al(OH)3与稀盐酸反应均生成铝盐，此时组成a的元素为Al，位于周期表p区；假设b为Fe2O3，即d为Fe(OH)3，c为铁盐，Fe2O3、Fe(OH)3与稀盐酸反应均生成铁盐，此时组成a的元素为Fe，位于周期表d区，故D错误。]
真题变式 (1)e→d 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (2)2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+ 2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl-(合理即可)
2．B [“焙烧”的工序中，C元素转化成CO2，A正确；Fe(OH)2易被O2氧化，滤渣的主要成分不可能为Fe(OH)2，B错误；滤液①中主要溶质为Na2CrO4，故Cr元素的主要存在形式为Cr，C正确；淀粉水解生成具有还原性的葡萄糖，葡萄糖将Cr还原为Cr(OH)3，在“转化”过程中起还原作用，D正确。]
真题变式 (1)2Cr2O3＋3O2＋4Na2CO34Na2CrO4＋4CO2 粉碎矿渣(合理即可)
(2)2Cr＋2H+ Cr2＋H2O
3．解析：煤气化渣中加浓硫酸“酸浸”，SiO2不反应、也不溶解，成为“滤渣”，Fe2O3、Al2O3及少量MgO转化为硫酸铁、硫酸铝和硫酸镁，向其中加氢氧化钠溶液进行“碱沉”，将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤，滤液1中含硫酸铝和硫酸镁，加过量的氢氧化钠溶液使镁离子转化为氢氧化镁沉淀除去，过滤，滤液中主要含Na[Al(OH)4]和NaOH，向其中加氢氧化铝晶种，过滤得Al2O3·3H2O和NaOH溶液，“焙烧”Al2O3·3H2O得Al2O3；在煅烧氢氧化铁所获得的产物中加稀硫酸酸化、足量的铁还原，然后加NH4H2PO4、稳定剂和滤液2“水热合成”得NaFePO4。
(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+)＝10-3 mol·L-1，则c(OH-)＝10-11 mol·L-1，此时溶液中c(Fe3+)＝ mol·L-1＝2.8×10-6 mol·L-1。
(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，NH4H2PO4作为磷源，“滤液2”为NaOH溶液，其既可以提供合成NaFePO4所需要的Na+，又可以提供反应所需要的碱性环境，水热合成NaFePO4的离子方程式为Fe2+＋N＋3OH-＋Na+＋H2PNaFePO4↓＋NH3↑＋3H2O。
答案：(1)SiO2 (2)2.8×10-6 (3)NaOH溶液 (4)提供Na+和反应所需要的碱性环境 Fe2+＋N＋3OH-＋Na+＋H2PNaFePO4↓＋NH3↑＋3H2O
真题变式 Fe2O3＋6H+===2Fe3+＋3H2O，Fe3+＋3OH-===Fe(OH)3↓，2Fe3+＋Fe===3Fe2+
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第一篇 考点突破
第二部分 元素及其化合物
第三章 金属及其化合物
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。
考点一 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＋2Al2Fe＋Al2O3；Fe3+被Fe、Cu、I－、H2S等还原为Fe2+，如2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+。
(2)从离子反应视角判断Fe2+和Fe3+的离子共存问题。
①Fe2+(H＋)、ClO－、(H＋)
②Fe3+S2-、I－、
③Fe3+、、等与Fe3+相互促进水解的离子
1．(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，加水溶解可实现转化③
D．由图可预测：高铁酸盐具有强氧化性，可用于消毒与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂
√
D [铁与高温水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，A错误；FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，能迅速被氧化成Fe3O4，B错误；加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，氢氧化铁不溶于水，加水不能实现转化③，C错误；高铁酸盐中铁元素为＋6 价，具有强氧化性，可用于消毒，与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，胶体具有吸附性，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂，D正确。]
2．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
√
C [根据转化关系可确定A为变价金属，应为Fe，反应①加入氯气能实现，则B为FeCl3，C为FeCl2，A项正确；反应③是铁元素由＋2价升高到＋3价，需要加具有氧化性的试剂，B项正确；过量的铁与稀硝酸反应时，生成硝酸亚铁，C项不正确；Fe3+能将I－氧化成I2，自身被还原成Fe2+，D项正确。]
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
_________________________________________________________。
挥发出的氯化氢与氢氧化钠溶液
反应，干扰Na2FeO4的制备
溶液变为红色
3ClO－＋2Fe3+＋10OH－===＋3Cl－＋5H2O
(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：
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
NaOH
Na2FeO4与水反应生成氢氧化铁胶体和氧气：4Na2FeO4＋10H2O===(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
考点二 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Cu
1．(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＋2H2O
√
B [废铁屑中有油污，预处理时，需要使用Na2CO3溶液，将溶液进行适当升温可促进碳酸钠水解，同时有利于油污水解，A项正确；纳米Fe3O4属于纯净物，不属于胶体，不能发生丁达尔效应，B项错误；滤液B的溶质为FeCl2，加入氢氧化钠溶液，先生成白色沉淀，迅速转为灰绿色，最后转化为红褐色，C项正确；FeOOH与滤液B(氯化亚铁溶液)发生反应：2FeOOH＋Fe2+＋2OH－===Fe3O4＋2H2O，D项正确。]
2．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===＋3Cl－＋10H＋
D．K2FeO4在强碱性溶液中能稳定存在，且溶解度比Na2FeO4小
√
D [K2FeO4有强氧化性，因而可以杀菌消毒，当铁元素的化合价降低为＋3后又可水解生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，明矾净水是因为Al3+水解生成的Al(OH)3胶体吸附水中的悬浮物，所以二者净水的原理不完全相同，A项错误；反应Ⅰ中尾气为Cl2，因为Ca(OH)2的溶解度很小，所以用饱和石灰水吸收Cl2不充分，不能有效防止污染，也不能很好地获得漂白粉，B项错误；反应Ⅱ在碱性环境下发生反应，离子方程式中不可能有H＋，正确的离子方程式为2Fe3+＋3ClO－＋10OH－===＋3Cl－＋5H2O，C项错误；由制取过程知，K2FeO4在强碱性溶液中能稳定存在，溶解度比Na2FeO4小，D项正确。]
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：298 K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_________________________________。
Fe
稀硫酸
H2O2溶液
蒸发浓缩
冷却结晶
2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O
(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0.56 mol·L-1，要使Mg2+开始沉淀，则溶液的pH应调至________。
调节溶液的pH，
使Fe3+完全沉淀、Mg2+不沉淀
取最后一次洗涤液于
试管中，滴加BaCl2溶液，无白色沉淀产生
8.5
[解析] (1)工业废水中含有FeSO4、CuSO4、和MgSO4，试剂①加入后实现固液分离且B滤液的最终产物为含铁化合物，故试剂①优先选用过量Fe粉置换不同金属离子，A固体的主要成分为Fe和Cu，加入稀硫酸(试剂②)得到FeSO4和Cu，B滤液中主要含有FeSO4、MgSO4，结合后续加入的NaOH溶液用于除Mg2+，可知试剂③为具有氧化性且易分解的H2O2溶液，故试剂①②③分别为Fe、稀硫酸、H2O2溶液。
(2)操作①是从FeSO4溶液中得到FeSO4·7H2O晶体，故操作①为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(3)由分析可知B生成E的过程为Fe2+在H2O2和H＋作用下被氧化为Fe3+，根据守恒原则可写出离子方程式。(5)证明Fe(OH)3沉淀已洗涤干净即检验沉淀中是否有MgSO4残留，可用Ba2+检验是否存在。(6)E中c(Mg2+)＝c(MgSO4)＝，Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2+)·c2(OH－)＝5.6×10-12，即0.56×c2(OH－)＝5.6×10-12，c(OH－)＝1.0×10-5.5 mol·L-1，c(H＋)＝1.0×10-8.5 mol·L-1，pH＝8.5，所以要使Mg2+开始沉淀，溶液的pH应调至8.5。
高考真题 衍生变式
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
√
B [若a在沸水中可生成e，此时a为Mg，e为，即f为镁盐，a→f的反应有多种，可能为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，该反应属于置换反应，故a→f的反应不一定是化合反应，故A错误；e能转化为d，此时e为白色沉淀Fe(OH)2，d为红褐色沉淀Fe(OH)3，说明在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化，故B正确；若c为铝盐，加热其饱和溶液不会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系，故C错误；假设b为Al2O3，即d为Al(OH)3，c为铝盐，Al2O3、Al(OH)3与稀盐酸反应均生成铝盐，此时组成a的元素为Al，位于周期表p区；假设b为Fe2O3，即d为Fe(OH)3，c为铁盐，Fe2O3、与稀盐酸反应均生成铁盐，此时组成a的元素为Fe，位于周期表d区，故D错误。]
(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：_______________________，
_________________________________________________________。
e→d
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===
2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+
2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－(合理即可)
2．(2023·辽宁卷，T10)某工厂采用如下工艺制备，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CO2
B．滤渣的主要成分为Fe(OH)2
C．滤液①中Cr元素的主要存在形式为
D．淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
√
B [“焙烧”的工序中，C元素转化成CO2，A正确；Fe(OH)2易被O2氧化，滤渣的主要成分不可能为Fe(OH)2，B错误；滤液①中主要溶质为Na2CrO4，故Cr元素的主要存在形式为，C正确；淀粉水解生成具有还原性的葡萄糖，葡萄糖将还原为Cr(OH)3，在“转化”过程中起还原作用，D正确。]
(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
_________________________________________________________。
2Cr2O3＋3O2＋
4Na2CO34Na2CrO4＋4CO2
粉碎矿渣(合理即可)
＋2H＋ ＋H2O
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。
SiO2
2.8×10-6
(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____________________________
_________________________________________________________。
NaOH溶液
提供Na＋和反应所需要的碱性环境
NaFePO4↓＋NH3↑＋3H2O
[解析] 煤气化渣中加浓硫酸“酸浸”，SiO2不反应、也不溶解，成为“滤渣”，Fe2O3、Al2O3及少量MgO转化为硫酸铁、硫酸铝和硫酸镁，向其中加氢氧化钠溶液进行“碱沉”，将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤，滤液1中含硫酸铝和硫酸镁，加过量的氢氧化钠溶液使镁离子转化为氢氧化镁沉淀除去，过滤，滤液中主要含Na[Al(OH)4]和NaOH，向其中加氢氧化铝晶种，过滤得Al2O3·3H2O和NaOH溶液，“焙烧”Al2O3·3H2O得Al2O3；在煅烧氢氧化铁所获得的产物中加稀硫酸酸化、足量的铁还原，然后加NH4H2PO4、稳定剂和滤液2“水热合成”得NaFePO4。
(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＋)＝10-3 mol·L-1，则c(OH－)＝10-11 mol·L-1，此时溶液中c(Fe3+)＝＝ mol·L-1＝2.8×10-6 mol·L-1。
(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，NH4H2PO4作为磷源，“滤液2”为NaOH溶液，其既可以提供合成NaFePO4所需要的Na＋，又可以提供反应所需要的碱性环境，水热合成NaFePO4的离子方程式为NaFePO4↓＋NH3↑＋3H2O。
流程中“→→→→……”涉及铁元素的离子方程式有_____________________________________________
_________________________________________________________。
Fe2O3＋6H＋===2Fe3+＋3H2O，Fe3+＋3OH－===Fe(OH)3↓，2Fe3+＋Fe===3Fe2+
课时数智作业(十一) 铁及其化合物的转化及应用
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共18分)
1．(2024·深圳模拟)部分含铁微粒所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示，由该图可预测含铁微粒间相互转化时所需的试剂。下列推断不合理的是( )
(建议用时：30分钟 总分：40分)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．M一定为FeO
B．若R为单质，则常温下浓硫酸可使R钝化
C．若Q为金属阳离子，则可用K3[Fe(CN)6]溶液检验
D．Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A [M中含有＋2价铁，且所含电荷数为0，可能是FeO或，A不合理；R为Fe单质，常温下浓硫酸可以使Fe钝化，B合理；若Q为金属阳离子，化合价为＋2价，则为Fe2+，Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应会生成蓝色沉淀，可用K3[Fe(CN)6]溶液检验，C合理；中Fe元素为＋6价，据题图可知在碱性环境中稳定存在，所以Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成，D合理。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
2．某兴趣小组进行某补血剂中铁元素含量测定的实验流程如下：
下列说法不正确的是( )
A．步骤①研磨时研杵应保持垂直，小心压碎或研磨试样
B．步骤②加入H2O2溶液的作用是将Fe2+完全氧化
C．步骤③多步操作为过滤、洗涤、灼烧、冷却、称重
D．每片补血剂中铁元素的质量为0.7W g
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
D [步骤①研磨时研杵应保持垂直，小心压碎或研磨试样，以防压碎或研磨时固体飞出，造成样品损失，A项正确；步骤②加入H2O2溶液的作用是将Fe2+完全氧化成Fe3+，便于沉淀，B项正确；步骤③中需要过滤、洗涤氢氧化铁，然后灼烧生成氧化铁，冷却后称量氧化铁的质量，步骤③多步操作为过滤、洗涤、灼烧、冷却、称重，C项正确；W g固体中m(Fe)＝×W g＝0.7W g，则每片补血剂中铁元素的质量为0.07W g，D项错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
3．纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一。沉淀法是目前制备纳米四氧化三铁的重要方法，其流程如图所示：
下列说法错误的是( )
A．保存溶液A时，应加入少量铁粉
B．其制备反应类型属于氧化还原反应
C．取滤液进行焰色试验，火焰为黄色
D．FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比最好为1∶2
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
B [Fe2+易被空气中的氧气氧化，在保存含Fe2+的溶液时，需要加入铁粉，A正确；反应中无元素化合价的变化，不是氧化还原反应，B错误；滤液中含有Na＋，所以进行焰色试验时火焰为黄色，C正确；Fe3O4可写成FeO·Fe2O3，所以n(Fe2+)∶n(Fe3+)＝1∶2，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
4．(2025·济南模拟)微生物法浸出黄铜矿(CuFeS2，其中Cu为＋2价)中铜元素的过程如图。下列说法错误的是( )
A．该方法的原料只有黄铜矿和氧气
B．Fe2(SO4)3和H2SO4可以循环利用
C．微生物在整个转化过程中起催化作用
D．当黄铜矿中的铁元素全部转化为Fe3+时，生成同时消耗4.25 mol O2
√
A [该方法的原料有黄铜矿、硫酸和氧气，A错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
5．FeSO4在工业上可用于制备FeCO3，实验室模拟工业流程如图所示。下列说法正确的是( )
A．可用KSCN溶液检验FeSO4溶液中Fe2+是否全部被氧化成Fe3+
B．用Na2CO3代替NH4HCO3，可能有Fe(OH)2沉淀产生
C．沉淀的同时有NH3产生
D．可用盐酸检验沉淀是否洗涤干净
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
B [检验FeSO4溶液中Fe2+是否完全被氧化成Fe3+，应选用酸性高锰酸钾溶液或铁氰化钾溶液，故A错误；用Na2CO3代替NH4HCO3，碳酸钠中碳酸根离子水解程度大，也可以发生相互促进的水解反应生成氢氧化亚铁沉淀，故B正确；FeSO4与碳酸氢铵发生的反应为===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑，无NH3生成，故C错误；可用氯化钡溶液检验沉淀是否洗涤干净，若洗涤液中加入氯化钡溶液无沉淀生成说明洗涤干净，不能用盐酸，故D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
6．(2025·荆州模拟)FeF3是制备硫化物全固态锂电池高能正极材料的原料。一种制备FeF3材料的生产流程如下：
下列叙述正确的是( )
A．“混合溶液”时要用到烧杯、玻璃棒
B．“反应器”中温度越高，越有利于制备FeF3
C．“系列操作”得到的滤液，可采用分液的方法循环利用
D．“灼烧”时通入Ar的主要作用是带走水蒸气防止FeF3水解
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
D [“混合溶液”由HF和乙醇组成，HF腐蚀玻璃，因此应选用塑料烧杯盛放，且不能用玻璃棒搅拌，A项错误；温度过高会导致硝酸铁分解，同时乙醇大量挥发，不利于产物的生成，B项错误；“系列操作”得到的滤液中含有乙醇和硝酸，可利用沸点差异采用蒸馏的方法分离回收，C项错误；“灼烧”过程中要防止FeF3水解，故通入Ar的主要作用是带走水蒸气，D项正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
7．(11分)某化学学习小组同学学习了铁元素的“价—类”二维图后，对铁及其化合物进行了探究。
探究一：对“铁与水蒸气反应”的产物进行检验：
(1)①铁与水蒸气反应的化学方程式为_________________________
_________。
②某同学利用磁铁成功吸引反应后的产物，以此确定产物中有未反应的铁单质，请对此结论进行简要分析：______________________
________________________________________________。(5分)
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4
＋4H2
产物Fe3O4也会被磁铁吸
引，无法确定产物中有未反应的铁单质，结论错误
题号
1
3
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8
7
探究二：向氯化铁溶液中滴加几滴KSCN溶液后，滴加过氧化氢溶液，红色褪去。已知红色褪去的同时有气体生成，经检验为O2。小组同学对红色褪去的原因提出了三种假设：
(2)假设Ⅰ：H2O2还原Fe3+，使其转变为Fe2+；
假设Ⅱ：H2O2分解生成O2，O2氧化KSCN；
假设Ⅲ：_____________________。(2分)
H2O2氧化KSCN
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
并对假设进行了以下实验探究：
实验①：取褪色后溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液，无明显变化；第二份滴加KSCN溶液，溶液出现红色；第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀。
实验②：另取同浓度的FeCl3溶液滴加2滴KSCN溶液，溶液变红，再通入O2，无明显变化。
(3)实验结论：实验①说明假设________不正确；实验②的目的是______________________________；
由实验①②得出假设________是正确的。(4分)
Ⅰ
验证假设Ⅱ是否成立
Ⅲ
题号
1
3
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2
4
6
8
7
[解析] (1)①铁与水蒸气反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)
Fe3O4＋4H2。②产物Fe3O4也会被磁铁吸引，无法确定产物中有未反应的铁单质，结论错误。(3)通过实验①，说明溶液中没有KSCN，含有Fe3+，假设Ⅰ不正确；实验②：另取同浓度的FeCl3溶液滴加2滴KSCN溶液，溶液变红，再通入O2，无明显变化，说明假设Ⅱ不正确，实验②的目的是验证假设Ⅱ是否成立；由实验①②知假设Ⅰ和Ⅱ都不成立，得出假设Ⅲ是正确的。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
8．(11分)(2025·运城模拟)某工厂采用如图所示工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)，实现镍、钴、镁元素的回收。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
已知：
物质 Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2
Ksp 2.8×10-39 6.0×10-15 5.5×10-16 5.6×10-12
回答下列问题：
(1)用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为________________
_____________________________________(答出一条即可)。(3分)
(2)“氧化”过程中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)，H2SO5中S的化合价为＋6，则1个H2SO5分子中含有________个过氧键。(2分)
适当增大硫酸浓度
(或适当升高温度、将镍钴矿粉碎等)
1
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(3)“氧化”过程中，用石灰乳调节溶液的pH＝4，Mn2+被H2SO5氧化为MnO2的化学方程式为__________________________________
____________。(2分)
(4)“滤渣”的成分为MnO2、_________________(填化学式)。(2分)
(5)“沉钴镍”过程中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成Co(OH)3，该反应的化学方程式为____________________________________。
(2分)
MnSO4＋H2O＋H2SO5===MnO2↓＋
2H2SO4
CaSO4、
＋O2＋2H2O===
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
[解析]
谢 谢 ！课时数智作业(十一) 铁及其化合物的转化及应用
(建议用时：30分钟 总分：40分)
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共18分)
1．(2024·深圳模拟)部分含铁微粒所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示，由该图可预测含铁微粒间相互转化时所需的试剂。下列推断不合理的是( )
A．M一定为FeO
B．若R为单质，则常温下浓硫酸可使R钝化
C．若Q为金属阳离子，则可用K3[Fe(CN)6]溶液检验
D．Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成
2．某兴趣小组进行某补血剂中铁元素含量测定的实验流程如下：
下列说法不正确的是( )
A．步骤①研磨时研杵应保持垂直，小心压碎或研磨试样
B．步骤②加入H2O2溶液的作用是将Fe2+完全氧化
C．步骤③多步操作为过滤、洗涤、灼烧、冷却、称重
D．每片补血剂中铁元素的质量为0.7W g
3．纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一。沉淀法是目前制备纳米四氧化三铁的重要方法，其流程如图所示：
下列说法错误的是 ( )
A．保存溶液A时，应加入少量铁粉
B．其制备反应类型属于氧化还原反应
C．取滤液进行焰色试验，火焰为黄色
D．FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比最好为1∶2
4．(2025·济南模拟)微生物法浸出黄铜矿(CuFeS2，其中Cu为＋2价)中铜元素的过程如图。下列说法错误的是( )
A．该方法的原料只有黄铜矿和氧气
B．Fe2(SO4)3和H2SO4可以循环利用
C．微生物在整个转化过程中起催化作用
D．当黄铜矿中的铁元素全部转化为Fe3+时，生成同时消耗4.25 mol O2
5．FeSO4在工业上可用于制备FeCO3，实验室模拟工业流程如图所示。下列说法正确的是( )
A．可用KSCN溶液检验FeSO4溶液中Fe2+是否全部被氧化成Fe3+
B．用Na2CO3代替NH4HCO3，可能有Fe(OH)2沉淀产生
C．沉淀的同时有NH3产生
D．可用盐酸检验沉淀是否洗涤干净
6．(2025·荆州模拟)FeF3是制备硫化物全固态锂电池高能正极材料的原料。一种制备FeF3材料的生产流程如下：
下列叙述正确的是( )
A．“混合溶液”时要用到烧杯、玻璃棒
B．“反应器”中温度越高，越有利于制备FeF3
C．“系列操作”得到的滤液，可采用分液的方法循环利用
D．“灼烧”时通入Ar的主要作用是带走水蒸气防止FeF3水解
7．(11分)某化学学习小组同学学习了铁元素的“价—类”二维图后，对铁及其化合物进行了探究。
探究一：对“铁与水蒸气反应”的产物进行检验：
(1)①铁与水蒸气反应的化学方程式为____________________________________
____________________________________________________________________。
②某同学利用磁铁成功吸引反应后的产物，以此确定产物中有未反应的铁单质，请对此结论进行简要分析：____________________________________________
_____________________________________________________________。(5分)
探究二：向氯化铁溶液中滴加几滴KSCN溶液后，滴加过氧化氢溶液，红色褪去。已知红色褪去的同时有气体生成，经检验为O2。小组同学对红色褪去的原因提出了三种假设：
(2)假设Ⅰ：H2O2还原Fe3+，使其转变为Fe2+；
假设Ⅱ：H2O2分解生成O2，O2氧化KSCN；
假设Ⅲ：__________________________________________________。(2分)
并对假设进行了以下实验探究：
实验①：取褪色后溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液，无明显变化；第二份滴加KSCN溶液，溶液出现红色；第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀。
实验②：另取同浓度的FeCl3溶液滴加2滴KSCN溶液，溶液变红，再通入O2，无明显变化。
(3)实验结论：实验①说明假设________不正确；实验②的目的是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________；
由实验①②得出假设________是正确的。(4分)
8．(11分)(2025·运城模拟)某工厂采用如图所示工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)，实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
物质 Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2
Ksp 2.8×10-39 6.0×10-15 5.5×10-16 5.6×10-12
回答下列问题：
(1)用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_______________________________________________(答出一条即可)。(3分)
(2)“氧化”过程中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)，H2SO5中S的化合价为＋6，则1个H2SO5分子中含有________个过氧键。(2分)
(3)“氧化”过程中，用石灰乳调节溶液的pH＝4，Mn2+被H2SO5氧化为MnO2的化学方程式为______________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。(2分)
(4)“滤渣”的成分为MnO2、__________________(填化学式)。(2分)
(5)“沉钴镍”过程中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成Co(OH)3，该反应的化学方程式为__________________________________________________________
____________________________________________________________。(2分)
课时数智作业(十一)
1．A [M中含有＋2价铁，且所含电荷数为0，可能是FeO或Fe(OH)2，A不合理；R为Fe单质，常温下浓硫酸可以使Fe钝化，B合理；若Q为金属阳离子，化合价为＋2价，则为Fe2+，Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应会生成蓝色沉淀，可用K3[Fe(CN)6]溶液检验，C合理；Fe中Fe元素为＋6价，据题图可知Fe在碱性环境中稳定存在，所以Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成Fe，D合理。]
2．D [步骤①研磨时研杵应保持垂直，小心压碎或研磨试样，以防压碎或研磨时固体飞出，造成样品损失，A项正确；步骤②加入H2O2溶液的作用是将Fe2+完全氧化成Fe3+，便于沉淀，B项正确；步骤③中需要过滤、洗涤氢氧化铁，然后灼烧生成氧化铁，冷却后称量氧化铁的质量，步骤③多步操作为过滤、洗涤、灼烧、冷却、称重，C项正确；W g固体中 m(Fe)＝×W g＝0.7W g，则每片补血剂中铁元素的质量为 0.07W g，D项错误。]
3．B [Fe2+易被空气中的氧气氧化，在保存含Fe2+的溶液时，需要加入铁粉，A正确；反应中无元素化合价的变化，不是氧化还原反应，B错误；滤液中含有Na+，所以进行焰色试验时火焰为黄色，C正确；Fe3O4可写成FeO·Fe2O3，所以n(Fe2+)∶n(Fe3+)＝1∶2，D正确。]
4．A [该方法的原料有黄铜矿、硫酸和氧气，A错误。]
5．B [检验FeSO4溶液中Fe2+是否完全被氧化成Fe3+，应选用酸性高锰酸钾溶液或铁氰化钾溶液，故A错误；用Na2CO3代替NH4HCO3，碳酸钠中碳酸根离子水解程度大，也可以发生相互促进的水解反应生成氢氧化亚铁沉淀，故B正确；FeSO4与碳酸氢铵发生的反应为Fe2+＋2HC===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑，无NH3生成，故C错误；可用氯化钡溶液检验沉淀是否洗涤干净，若洗涤液中加入氯化钡溶液无沉淀生成说明洗涤干净，不能用盐酸，故D错误。]
6．D [“混合溶液”由HF和乙醇组成，HF腐蚀玻璃，因此应选用塑料烧杯盛放，且不能用玻璃棒搅拌，A项错误；温度过高会导致硝酸铁分解，同时乙醇大量挥发，不利于产物的生成，B项错误；“系列操作”得到的滤液中含有乙醇和硝酸，可利用沸点差异采用蒸馏的方法分离回收，C项错误；“灼烧”过程中要防止FeF3水解，故通入Ar的主要作用是带走水蒸气，D项正确。]
7．解析：(1)①铁与水蒸气反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。②产物Fe3O4也会被磁铁吸引，无法确定产物中有未反应的铁单质，结论错误。(3)通过实验①，说明溶液中没有KSCN，含有Fe3+，假设Ⅰ不正确；实验②：另取同浓度的FeCl3溶液滴加2滴KSCN溶液，溶液变红，再通入O2，无明显变化，说明假设Ⅱ不正确，实验②的目的是验证假设Ⅱ是否成立；由实验①②知假设Ⅰ和Ⅱ都不成立，得出假设Ⅲ是正确的。
答案：(1)①3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 ②产物Fe3O4也会被磁铁吸引，无法确定产物中有未反应的铁单质，结论错误 (2)H2O2氧化KSCN (3)Ⅰ 验证假设Ⅱ是否成立 Ⅲ
8．解析：
答案：(1)适当增大硫酸浓度(或适当升高温度、将镍钴矿粉碎等) (2)1 (3)MnSO4＋H2O＋H2SO5===MnO2↓＋2H2SO4 (4)CaSO4、Fe(OH)3 (5)4Co(OH)2＋O2＋2H2O===4Co(OH)3
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