練習(xí)3鐵的重要化合物的轉(zhuǎn)化(一)(實(shí)驗(yàn)及工藝流程)1.(2024·南通二模)實(shí)驗(yàn)室制備檸檬酸鐵銨的流程如下：FeCO3eq\o(→,\s\up7(檸檬酸))檸檬酸亞鐵eq\o(→,\s\up7(氧化))檸檬酸鐵eq\o(→,\s\up7(氨水))檸檬酸鐵銨eq\o(→,\s\up7(過濾))檸檬酸鐵銨晶體下列實(shí)驗(yàn)裝置或操作不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?B)甲乙丙丁A.用裝置甲制取FeCO3B.用裝置乙制取NH3C.用裝置丙制取氨水D.用裝置丁分離出檸檬酸鐵銨晶體【解析】NH4Cl受熱分解得到NH3和HCl，但在試管口NH3和HCl又結(jié)合生成NH4Cl，不能用于制備NH3，B符合題意。2.(2024·蘇州期末)已知Zn溶于強(qiáng)堿時(shí)生成[Zn(OH)4]2－。利用廢舊鍍鋅鐵皮制備Fe3O4膠體粒子的流程如下：下列有關(guān)說法正確的是(C)A.“堿洗”的主要目的是為了除去廢舊鍍鋅鐵皮表面的油污B.“酸溶”時(shí)用98%的濃硫酸代替稀硫酸可加快反應(yīng)速率C.“氧化”時(shí)反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2OD.“氧化”后溶液中的陽離子只有H＋、Fe3＋【解析】“堿洗”的主要目的是為了除去廢舊鍍鋅鐵皮表面的Zn，A錯(cuò)誤；Fe遇濃硫酸發(fā)生鈍化，B錯(cuò)誤；“氧化”時(shí)H2O2將Fe2＋部分氧化為Fe3＋，“氧化”后溶液中的陽離子有H＋、Fe2＋、Fe3＋，D錯(cuò)誤。3.(2024·無錫)由硫鐵礦燒渣(主要含F(xiàn)e2O3、Al2O3、SiO2)制取綠礬的流程如下：下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(D)A.“酸溶”時(shí)先將燒渣粉碎并不斷攪拌，可提高鐵元素的浸出率B.“反應(yīng)”時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋C.“檢驗(yàn)”時(shí)可用K4[Fe(CN)6]溶液檢驗(yàn)上一步“反應(yīng)”是否進(jìn)行完全D.將第二次“過濾”所得濾液加熱，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶可以制得綠礬【解析】“酸溶”時(shí)先將燒渣粉碎并不斷攪拌，增大反應(yīng)物接觸面積，可提高鐵元素的浸出率，A正確；第一次“過濾”后的溶液中Fe元素主要以Fe3＋形式存在，加入過量鐵粉發(fā)生的主要反應(yīng)為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，B正確；可用K4[Fe(CN)6]溶液來檢驗(yàn)Fe3＋的存在，C正確；將第二次“過濾”所得濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以制得綠礬，D錯(cuò)誤。4.(2023·常熟)無水FeCl3常用作芳香烴氯代反應(yīng)的催化劑。以廢鐵屑(主要成分Fe，還有少量Fe2O3、C和SiO2)制取無水FeCl3的流程如下。下列說法正確的是(B)A.“過濾”所得濾液中大量存在的離子有：Fe3＋、Fe2＋、H＋、Cl－B.“氧化”時(shí)可使用新制氯水作氧化劑C.將“氧化”后的溶液蒸干可獲得FeCl3·6H2OD.“脫水”時(shí)加入SOCl2能抑制FeCl3的水解，原因是SOCl2與水反應(yīng)生成H2SO4和HCl【解析】廢鐵屑加入鹽酸酸溶，C和SiO2不反應(yīng)，鐵和Fe3＋生成Fe2＋，濾液中鐵元素主要以Fe2＋形式存在，A錯(cuò)誤；氯氣具有氧化性，將Fe2＋氧化為Fe3＋，且不引入新雜質(zhì)，故“氧化”時(shí)可使用新制氯水作氧化劑，B正確；FeCl3水解生成Fe(OH)3和鹽酸，加熱促進(jìn)FeCl3水解，鹽酸揮發(fā)，將“氧化”后的溶液蒸干不能獲得FeCl3·6H2O，C錯(cuò)誤；SOCl2與水反應(yīng)生成SO2和HCl，D錯(cuò)誤。5.由硫鐵礦燒渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到綠礬(FeSO4·7H2O)，再通過綠礬制備鐵黃[FeO(OH)]的流程如下：已知：FeS2和鐵黃均難溶于水。下列說法錯(cuò)誤的是(C)A.步驟①，最好用硫酸來溶解燒渣B.步驟②，涉及的離子反應(yīng)為FeS2＋14Fe3＋＋8H2O=15Fe2＋＋2SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋C.步驟③，將溶液加熱到有較多固體析出，再用余熱將液體蒸干，可得純凈綠礬D.步驟④，反應(yīng)條件控制不當(dāng)會(huì)使鐵黃中混有Fe(OH)3【解析】FeSO4溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以制得綠礬，若蒸干時(shí)，綠礬易失去結(jié)晶水，C錯(cuò)誤。6.(2024·連云港期末)實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置(夾持儀器已省略)制備半導(dǎo)體材料納米二硫化亞鐵(FeS2)：將一定比例的Fe2O3、硫粉加入三頸燒瓶中，再加入一定量的有機(jī)物X(作為溶劑，沸點(diǎn)為350℃)和有機(jī)酸Y,290℃條件下攪拌，一段時(shí)間后得到黑色懸濁液，冷卻、分離、干燥得到產(chǎn)品。下列說法正確的是(A.若得到1molFeS2，理論上至少需轉(zhuǎn)移3mol電子B.加入有機(jī)酸Y的作用是僅與Fe2O3反應(yīng)生成Fe3＋，有利于后續(xù)反應(yīng)進(jìn)行C.加熱時(shí)三頸燒瓶上方出現(xiàn)紅棕色氣體，其相對(duì)分子質(zhì)量為192，該氣體可能是S8D.測(cè)得產(chǎn)品中的n(Fe)∶n(S)＝1∶1.87，則產(chǎn)品中與Seq\o\al(2－,2)結(jié)合的Fe2＋部分轉(zhuǎn)化為Fe3＋【解析】若得到1molFeS2，F(xiàn)e元素化合價(jià)由＋3→＋2、S元素化合價(jià)由0→－1，理論上至少需轉(zhuǎn)移3mol電子，A正確；有機(jī)酸Y與Fe2O3反應(yīng)生成Fe3＋，且作還原劑，B錯(cuò)誤；S8相對(duì)分子質(zhì)量為256，C錯(cuò)誤；FeS2中n(Fe)∶n(S)＝1∶2，若有Fe3＋存在根據(jù)電荷守恒可知需要更多的Seq\o\al(2－,2)，n(Fe)∶n(S)<1∶2，而產(chǎn)品中n(Fe)∶n(S)＝1∶1.87>1∶2，D錯(cuò)誤。7.(2023·如皋中學(xué)二檢)工業(yè)上，以鈦白副產(chǎn)品硫酸亞鐵制備的鐵黃(FeOOH)代替硝酸鐵等可溶性鐵鹽制備高鐵酸鉀，可降低生產(chǎn)工藝成本且產(chǎn)品質(zhì)量好。工藝流程如圖所示：已知：①K2FeO4為暗紫色固體，可溶于水，微溶于KOH溶液。②FeOeq\o\al(2－,4)具有強(qiáng)氧化性，在酸性或者中性溶液中能產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。③鐵黃在177℃(1)制備鐵黃的離子方程式為4Fe2＋＋O2＋6H2Oeq\o(=,\s\up7(NO、NO2))4FeOOH↓＋8H＋。(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)液的溫度、pH對(duì)鐵黃產(chǎn)量的影響如圖所示。①反應(yīng)液溫度高于40℃時(shí)，鐵黃的產(chǎn)量下降的原因可能是溫度升高，催化劑NO、NO2的溶解度減小而逸出，催化效率降低②pH大于4.5時(shí)鐵黃產(chǎn)量降低的主要原因可能是酸性減弱，OH－濃度增大，形成Fe(OH)3沉淀，鐵黃產(chǎn)量降低。(3)粗產(chǎn)品K2FeO4提純時(shí)采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法，洗滌劑最好選用A(填字母)。A.冰水 B.NaOH溶液C.稀硫酸 D.Fe(NO3)3溶液(4)用K2FeO4處理水時(shí)，生成的Fe(OH)3膠體還能吸附水中的懸浮雜質(zhì)。試寫出K2FeO4處理含有CN－的堿性污水反應(yīng)的離子方程式：10FeOeq\o\al(2－,4)＋6CN－＋22H2O=10Fe(OH)3(膠體)＋6COeq\o\al(2－,3)＋3N2↑＋14OH－?！窘馕觥?3)K2FeO4在冰水中的溶解度較??；在NaOH的溶解度也小，但是會(huì)混入NaOH雜質(zhì)；K2FeO4在酸性條件不穩(wěn)定；用Fe(NO3)3洗滌時(shí)，會(huì)混入Fe(NO3)3雜質(zhì)，A符合題意。8.(2024·無錫期末)FeCO3晶體細(xì)微多孔，能集納和釋放Li＋，可作為鋰電池的負(fù)極材料。以FeSO4·7H2O為原料制備FeCO3的實(shí)驗(yàn)流程如下：已知：產(chǎn)品FeCO3中含F(xiàn)e(HCO3)2。當(dāng)溫度超過60℃時(shí)，F(xiàn)e(HCO3)2(1)制備。①“反應(yīng)”控溫160℃。發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2H2O＋CO(NH2)2＋Fe2＋eq\o(=,\s\up7(160℃))FeCO3↓＋2NHeq\o\al(＋,4)。②沉淀劑不使用Na2CO3的原因是Na2CO3溶液的堿性較強(qiáng)，易生成Fe(OH)2，堿性條件下，F(xiàn)e(OH)2易被氧化產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀等雜質(zhì)。(2)測(cè)試。以金屬鋰片作為陽極，將FeCO3和活化劑混合壓制成陰極，以LiPF6/(EC＋DMC)為電解液進(jìn)行充、放電測(cè)試。單位質(zhì)量的電極材料所能容納或釋放的電量與電壓之間的關(guān)系如圖所示。①放電時(shí)FeCO3電極發(fā)生的電極反應(yīng)可表示為L(zhǎng)i－e－=Li＋。②對(duì)FeCO3電極材料的測(cè)試還應(yīng)該包括進(jìn)行多次充、放電實(shí)驗(yàn)，測(cè)試多次充、放電時(shí)電極的穩(wěn)定性，或在不同溫度下的充、放電實(shí)驗(yàn)，測(cè)試電極在不同溫度下的穩(wěn)定性。(3)檢測(cè)。檢測(cè)產(chǎn)品中的碳酸亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。a.熱分解。稱量0.8000g的樣品，在500℃加熱2h，轉(zhuǎn)移至干燥器中冷卻，稱量，重復(fù)操作至恒重，質(zhì)量為0.5060g(假定樣品中雜質(zhì)不含鐵，且雜質(zhì)在500b.測(cè)Fe(Ⅱ)。稱取熱解后的試樣0.2530g放入錐形瓶中，加入5mL6mol/L鹽酸、10mL1mol/L硫酸-磷酸混合酸，滴入4滴二苯胺磺酸鈉指示劑，用0.01000mol/LK2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紫色穩(wěn)定半分鐘，消耗標(biāo)準(zhǔn)液16.67mL。c.測(cè)Fe(Ⅲ)。另取熱解后的試樣0.2530g放入錐形瓶中，溶鐵：邊攪拌邊加入6mol/L鹽酸大于1.6mL(或至固體不再溶解)；生碘：加入KI固體0.6g(或大于0.53g)，再加入適量蒸餾水，充分?jǐn)嚢?；滴定：?.1000mol/LNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液變?yōu)榈S色，滴入2～3滴5g/L淀粉溶液，繼續(xù)滴定至溶液恰好由藍(lán)色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)，消耗20.00mL0.1000mol/LNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液(供選藥品：5g/L淀粉溶液，6mol/L鹽酸，KI固體，0.1000mol/LNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液，蒸餾水。已知：2Na2S2O3＋I(xiàn)2=Na2S4O6＋2NaI)。(4)數(shù)據(jù)處理。綜合上述數(shù)據(jù)計(jì)算產(chǎn)品中FeCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(寫出計(jì)算過程)。0.2530g熱解后的試樣中Fe3＋、Fe2＋的物質(zhì)的量：n(Fe3＋)＝n(Na2S2O3)＝0.1000mol/L×20.00×10－3L＝2.000×10－3n(Fe2＋)＝6n(K2Cr2O7)＝6×0.01000mol/L×16.67×10－3L≈1.000×10－30.2530g熱解后的試樣中雜質(zhì)的質(zhì)量：m(雜質(zhì))＝0.2530g－1.000×10－3mol×160g/mol－1.000×10－3mol×72g/mol＝0.02100g0.8000g原樣品中FeCO3和Fe(HCO3)2的質(zhì)量：n(FeCO3)×116g/mol＋n[Fe(HCO3)2]×178g/mol＝0.8000g－0.02100g×2＝0.7580gn(FeCO3)＋n[Fe(HCO3)2]＝2×3.000×10－3mol＝6.000×10－3mol聯(lián)立兩式，可得：n(FeCO3)＝5.000×10－3molw(FeCO3)＝eq\f(5.000×10－3mol×116g/mol,0.8000g)×100%＝72.50%【解析】(2)①由“FeCO3晶體細(xì)微多孔，能集納和釋放Li＋，可作為鋰電池的負(fù)極材料”可知，F(xiàn)eCO3電極為放電時(shí)的負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為L(zhǎng)i－e－=Li＋。(3