高三工艺流程题专题周练-29含铁物质制备流程题

2022届高三大一轮复习工艺流程题专题周练_29含铁物质制备流程题一、单选题（本大题共15小题，共45分）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K2下列说法不正确的是(    )A.步骤②反应后得到含铁微粒是Fe3+     

B.步骤②中双氧水的作用是作氧化剂

C.步骤③中发生的反应的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO-LiFePO4是锂离子电池的电极材料，工业上可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备下列说法错误的是(

)A.进入酸浸设备前钛铁矿应进行精选与粉碎

B.料渣的主要成分是SiO2

C.沉铁时得到的沉淀是Fe(OH)3由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3已知：FeS下列说法不正确的是(

)A.步骤①，最好用硫酸来溶解烧渣

B.步骤②，涉及的离子反应为FeS2+14Fe3++8H2O=15F高纯氧化铁是现代电子工业的重要材料。以下是用硫酸厂产生的烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiOA.酸浸时，常需将烧渣粉碎、并加入过量H2SO4，其目的是提高铁元素的浸出率，同时抑制铁离子的水解

B.加入FeS2时，发生反应②的离子方程式为FeS2+14Fe3+聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)3-n2]的是一种性能优越的无机高分子混凝剂，形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，A.酸浸时最合适的酸是硫酸

B.反应釜中的氧化剂可以是H2O2

C.检验Fe2+是否完全被氧化，可用KSCN据《无机盐工业》预测，新型冠状肺炎过后的未来一年内，氧化铁的产量将有所下降。以硫酸厂产生的烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeOA.酸浸时，常需将烧渣粉碎、并加入过量H2SO4，其目的是提高铁元素的浸出率，同时抑制Fe2+、Fe3+的水解

B.加入FeS2时，发生反应的离子方程式为FeS从废旧普通锌锰电池除去锌壳和电极后的内容物(主要含NH4Cl、MnO2、下列说法不正确的是A.为提高水浸速率，常采用将固体混合物粉碎、加热、搅拌等措施

B.熔融时，应该用铁坩埚，不能用石英坩埚

C.熔融时发生的化学反应为3MnO2+KClO3+6KOH碱式硫酸铁[Fex(OH)y(SO4)z](其中Fe元素为+3价)下列说法正确的是(    )A.x、y、z一定符合关系式：x=y=z

B.“过滤”所得滤液中只含溶质FeSO4

C.“反应Ⅰ”中包含的反应类型有置换反应、化合反应和复分解反应

D.在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若有11.2 L(标准状况一种废料的主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备纯度较高的氢氧化镍(已知常温下Ksp[Ni(OH)2]=1.0×10A.废渣的主要成分为二氧化硅

B.黄钠铁矾渣中铁元素为+3价

C.除钙镁过程中，为了提高钙镁的去除率，氟化钠实际用量应该越多越好

D.“沉镍”过程中为了将镍沉淀完全，需调节溶液pH>9以铜银合金(含少量铁)废料为原料回收银和铜的工艺流程如下：下列说法正确的是A.粗铜溶于过量稀硝酸，过滤、低温干燥得纯铜

B.电解时用粗银作阴极，硝酸银溶液为电解质溶液

C.用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应

D.从滤液B中可以提取绿矾(FeS聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]下列有关制备过程中的说法错误的是(

)A.向溶液X中加入过量铁粉，充分反应后过滤得到溶液Y

B.聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m碱式硫酸铁[Fex(OH)y(SO4)z](其中Fe元素为+3价)是一种新型高效絮凝剂。一种利用废铁屑A.x、y、z一定符合关系式：x=y=z

B.“过滤”所得滤液中只含溶质FeSO4

C.“反应Ⅰ”中包含的反应类型只有置换反应和复分解反应

D.在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若有11.2 L(标准状况)由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O)A.步骤①可用盐酸来溶解烧渣

B.步骤②涉及的离子反应为S2-+8Fe3++4H2O=8FFe3O4纳米颗粒是一种广泛应用于生物体内研宄的生物医用材料，用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量下列叙述不正确的是A.常用热的Na2CO3溶液除去钢铁表面的油污

B.不能用氯水和KSCN溶液检验滤液A中的Fe2+

C.步骤④中，反应完成后剩余的H聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂，以废铁屑为原料制备PFS的具体工艺流程如下：下列说法不正确的是A.步骤①，粉碎的目的是增大反应物接触面积，提高“酸浸”反应速率

B.步骤③，可选用H2O2、Cl2、KMnO4等氧化剂将Fe2+转化为Fe3+

C.步骤④，加稀硫酸调节pH在一定范围内，若pH二、流程题（本大题共4小题，共55分）一水硫酸锰(MnSO4⋅H2O)是一种重要的化工中间体，工业上可由高铁菱锰矿(主要成分为MnCO3，含有FeCO3、Al2O3、MgO、CaO金属离子MnFeFeAlMg开始沉淀的pH8.16.31.53.48.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.9(1)“酸浸”时高铁菱锰矿需要粉碎，并进行充分搅拌，为提高锰的浸出率还可采取的措施有_________。(写出其中一种)(2)“氧化”时发生反应的化学方程式为________。(3)“调pH”范围至5∼6，得到滤渣2的主要成分除MnO2外还有(4)“除杂”过程中加入MnF2的目的是_________。已知：Ksp(MgF(5)“沉锰”过程中发生反应的离子方程式为_______。(6)MnSO4在水中的溶解度与温度关系如图。

由MnCO3获得较纯净的MnSO4⋅H2O晶体的方法是：将MnCO用硫铁矿烧渣(主要含Fe2O3、Fe3O4、CaO、SiO该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金属离子FFAM开始沉淀的pH1.76.53.310.4完全沉淀的pH3.79.75.212.4回答下列问题：(1)“还原焙烧”时，褐煤的作用是燃烧供热，以及____________________________________。(2)“酸浸”时FeO发生反应的离子方程式是________________________________________。(3)“过滤1”中滤渣的主要成分为______________、______________(填化学式)。(4)“净化”时，适宜将溶液pH的范围调整为______________。(5)“氧化合成”时，Fe(OH)2和Fe(OH)3共同沉淀并脱水得到Fe3O4，写出Fe(OH)2转化为Fe(OH)当通氧时间超过40 min时，随着时间的延长，产品纯度降低的原因是____________________。(6)测定产品中铁元素的质量分数的步骤如下：①称取a g产品溶于盐酸并用足量SnCl2将溶液中的三价铁还原(2Fe3++Sn2Cl-=Sn4++HCr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O)，消耗标准溶液V mL。产品中铁元素的质量分数为__________铁、镍及其化合物在工业上有广泛的应用。从某矿渣[成分为NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2已知(NH4)2SO4(1)“浸渣”的成分有Fe2O3、FeO(OH)、CaSO4(2)向“浸取液”中加入NaF以除去溶液中Ca2+(浓度为1.0×10-3(3)溶剂萃取可用于对溶液中的金属离子进行富集与分离：Fe2+水相+2RH有机相⇌FeR有机相+2H+水相。萃取剂与溶液的体积比(V0/VA)对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示，

(4)以Fe、Ni为电极制取Na2FeO4的原理如图所示。通电后，在铁电极附近生成紫红色的FeO①电解时阳极的电极反应式为________________，离子交换膜(b))为______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。②向铁电极区出现的红褐色物质中加入少量的NaClO溶液，沉淀溶解。该反应的离子方程式为_____。实验室以蛇纹石酸浸出液(主要含Fe3+，还有一定量的Al3+、Mn2+、Ca2+、

已知流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表：氢氧化物FFA开始沉淀的pH153沉淀完全的pH385已知：在该温度下Ksp(Ca(1)“还原”时，应选择______(填字母)．

A.Zn粉

B.NaClO溶液

C.Fe粉(2)“滤渣”的主要成分除含有少量MnF2外，还含有______________(填化学式(3)“沉锰”时，已知：Kspc(Mn2+)<1.0×10-6mol/L，应保持溶液中c(S2-)>____________mol/L。

(5)“氧化”时，常用酸性K2Cr(6)“沉铁”时，反应温度为85℃条件下，反应时间和反应终点pH对铁的沉淀率的影响分别如图2所示，则最佳的工艺条件是____________________________。(反应时间及终点pH)

答案和解析1.【答案】A

【解析】【分析】

本题以制备K2FeO4为载体考查简单的工艺流程，物质的性质和元素在流程中的化合价变化是解答本题的关键。

【解答】

A.步骤②加入氢氧化钠和H2O2，主要目的是氧化Fe2+为Fe3+，同时生成沉淀为Fe(OH)3

，故A错误；

B.步骤①酸溶后，铁变为Fe2+，②加入H2O2，主要目的是氧化Fe2+为Fe3+，双氧水的作用是作氧化剂，故B正确；

C.步骤③的反应为：2.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查制备LiFePO4的工艺流程，侧重考查化学反应速率的影响因素，物质的除杂等，强调学生获取信息与应用信息的能力。

【解答】

A.

进入酸浸设备前钛铁矿应进行精选与粉碎，可以加快化学反应速率，故A正确；

B.

钛铁矿中含有的SiO2不溶于盐酸，则料渣的主要成分是SiO2，故B正确；

C.根据流程，最终得到的为LiFePO4，再根据氧化、沉铁步骤中加入的双氧水与磷酸，可知，沉铁时得到的沉淀为FePO4，故C错误；

D.高温煅烧时，Li2CO3与H23.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查混合物分离提纯，为高频考点，把握制备流程中发生的反应、混合物分离方法、实验技能等为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度不大。

【解答】

A.因绿矾的酸根离子为硫酸根离子，则步骤①最好用硫酸来溶解烧渣，故A正确；

B.酸溶后溶液中含铁离子，步骤②发生离子反应为FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+，故B正确；

C.步骤4.【答案】D

【解析】解：A.烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)，酸浸时与稀硫酸反应得到Fe2+、Fe3+，酸浸时，常需将烧渣粉碎，通过增大接触面积，提高铁元素的浸出率，因亚铁离子、铁离子都易水解呈酸性，通过加入过量H2SO4，抑制铁离子的水解，故A正确；

B.加入FeS2和铁离子发生氧化还原反应，离子方程式为：FeS25.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查无机工业流程和物质的制备，是高考的常见题型，涉及试剂的选取、氧化还原反应的分析、离子的检验和离子方程式的书写等，难度中等。

【解答】

A.酸浸时使用硫酸，既能保证铁屑被充分溶解，又不引入其它酸根离子，A正确；

B.为了不引入其它杂质离子，反应釜中最合适的氧化剂是H2O2，B正确；

C.用KSCN溶液只能检验Fe3+，可用铁氯化钾部液，C错误；

D.根据题干信息：向聚合釜中加入水和硫酸可生成聚合硫酸铁(PFS)，则聚合釜中生成了[Fe6.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查无机工业流程，侧重于学生分析能力、实验能力和综合运用化学知识能力的考查，为高考常见题型，题目难度中等，注意根据流程以及相关物质的性质解答该题。

【解答】

A.烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)，酸浸时与稀硫酸反应得到Fe2+、Fe3+，酸浸时，常需将烧渣粉碎，通过增大接触面积，提高铁元素的浸出率，因亚铁离子、铁离子都易水解呈酸性，通过加入过量H2SO4，抑制Fe2+、Fe3+的水解，故A正确；

B.滤液中加入FeS2将Fe3+还原为Fe2+，-1价的硫被氧化成+6价的硫，FeS2～7.【答案】D

【解析】【分析】

本题考查化学工艺流程的评价，氧化还原反应，解题关键是理解工艺流程中每一步的目的，难度中等。

【解答】

A.提高进出速率，就是提高反应速率，可以升高温度、将固体粉碎、搅拌，故A正确；

B.石英坩埚的主要成分是SiO2，熔融时，加入了K2CO3，KOH，会与SiO2反应，不能用石英坩埚，应该用铁坩埚，故B正确；

C.熔融时发生的化学反应为3MnO2+KClO3+6KOH熔融3K2MnO4+KCl+38.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查物质制备的工艺流程，涉及化学反应类型的判断、氧化还原反应的实际应用与有关计算，题目难度不大，能正确分析流程中的各步反应是解答关键。

【解答】

A.Fex(OH)y(SO4)z(其中Fe元素为+3价)中各元素化合价代数和为0，x、y、z一定符合关系式：3x=y+2z，故A错误；

B.“过滤”所得滤液中除含溶质FeSO4外还有Na2SO4，故B错误；

C.分析可知，“反应Ⅰ”中包含的反应类型有置换反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，化合反应：Fe2(S9.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查无机工艺流程问题，难度不大，是高考常考题目，掌握各物质的性质并掌握物质的分离及提纯方法是解答的关键。

【解答】

一种磁性材料的磨削废料主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物，加入硫酸和硝酸酸溶，过滤除去废渣，滤液中加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入碳酸钠调节溶液pH除去铁离子，过滤得到滤渣和滤液，滤液中加入H2S沉淀铜离子，过滤得到滤液中加入NaF用来除去镁离子和钙离子，过滤得到滤液中主要是镍离子，加入氢氧化钠溶液沉淀镍离子生成氢氧化镍固体，

A.铁镍合金以及铜、钙、镁的氧化物都能与硫酸和硝酸的混合液反应，二氧化硅不反应，故废渣为二氧化硅，故A正确；

B.除铁时加入过氧化氢做氧化剂，碳酸钠调节溶液pH，故黄钠铁矾渣中铁元素为+3价，故B正确；

C.除钙镁是在陶瓷容器中进行，氟化钠过多时，F-水解生成的HF会腐蚀陶瓷容器，故C错误；

D.当c(Ni2+)<1×10-5mol/L时，可认为已沉淀完全，则c(OH-10.【答案】D

【解析】【分析】

本题考查了物质的分离，涉及金属及其化合物的性质，难度一般。

【解答】

A.氧化银受热易分解，生成银和氧气，所以高温灼烧时铜转化为氧化铜，银不反应，粗铜中含有少量铁，铁和铜都能溶于稀硝酸，故A错误；

B.电解时用粗银作阳极，纯银作阴极，硝酸银溶液为电解质溶液，故B错误；

C.渣料的主要成分为氧化铜，还有少量铁的氧化物，两种金属氧化物均能与硫酸反应，元素化合价均没有发生变化，故C错误；

D.滤液B的溶质是硫酸亚铁，采用蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥可得到绿矾(FeSO4⋅7H2O)，故11.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查化学工艺流程，涉及物质分离提纯、离子方程式的书写等，熟练运用相关物质的性质是解答本题的关键，难度一般。

【解答】

A.溶液X为含有Fe3+，加入过量铁粉，充分反应后过滤得到溶液Y含FeSO4，故A正确；

B.设聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m中铁元素显+x价，则2x=n+2(3-0.5n)，则x=3，即铁元素显+3价，故B错误；

C.炉渣中FeS与硫酸和氧气反应的离子方程式为：12.【答案】D

【解析】【分析】

本题考查物质的分离和提纯，为高频考点，侧重考查学生获取信息及利用信息能力、分析能力、实验操作能力，注意题给信息的灵活运用，知道常见离子的检验方法及现象，题目难度中等。

【解答】

废铁屑中含少量氧化铝、氧化铁等，将过量废铁屑加入稀硫酸中，发生反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4，然后反应I中加入NaHCO3并搅拌，调节溶液的pH，发生反应Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3C13.【答案】C

【解析】【分析】

本题主要考查的是铁黄[FeO(OH)]制备工艺流程，意在考查学生的分析能力和知识应用能力，解题时根据原料的成分和所加试剂分析各步骤操作的作用和涉及的反应。

【解答】

由制备绿矾流程可知，烧渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO)均溶于硫酸，溶液含Fe2+、Fe3+，步骤②发生FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，步骤③为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾，绿矾与氨水、空气可发生氧化还原反应生成Fe(OH)3，

A.14.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查了物质的制备，为高频考点和常见题型，侧重考查学生的分析、实验能力，题目涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、信息获取与迁移运用等，需要学生具备扎实的基础，题目难度中等。

【解答】

铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)与稀盐酸反应得到的滤液A溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的稀盐酸，加入铁粉还原铁离子：2Fe3++Fe=3Fe2+，过滤过量的铁，滤液B的溶质为氯化亚铁，加入氢氧化钠溶液，生成Fe(OH)2浑浊液，向浑浊液中加入双氧水氧化：2Fe(OH)2+H2O2=2FeOOH+2H2O，反应完成后需再加热一段时间除去剩余H2O2，再与氯化亚铁加热搅拌发生反应：2FeOOH+Fe2++2OH-Fe3O4+2H2O，过滤、洗涤、干燥得产品Fe3O4，以此解答该题。

A.Na2CO3溶液水解呈碱性，常用热的N15.【答案】B

【解析】【分析】本题考查混合物分离提纯，为高频考点，把握流程中发生的反应、混合物分离提纯方法为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意氧化还原反应、盐类水解的应用，题目难度不大。【解答】A.步骤①，粉碎的目的是增大反应物接触面积，利于与酸反应，从而提高“酸浸”反应速率，故A正确；

B.步骤③，可选用H2O2将Fe2+转化为Fe3+，还原产物为水，不引入新杂质，不能选Cl2、KMnO4等，易引入新杂质，故B错误；

C.铁离子易水解生成红褐色氢氧化铁胶体，聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内，pH偏小时Fe3+水解程度弱，pH偏大时则容易生成Fe(OH)3，产率降低，则步骤④，加稀硫酸调节pH16.【答案】(1)升高温度或适当增大硫酸浓度

(2)2FeSO4 + MnO2 + 2H2SO4= Fe2(SO4)3 + MnSO4 【解析】【分析】

本题考查了物质的制备，涉及了工业流程、离子方程式、ksp的计算等知识点，综合性强，掌握基础是关键，注意题目信息的读取，题目难度较大。

【解答】

高铁菱锰矿(主要成分为MnCO3，含有FeCO3、Al2O3、MgO、CaO、SiO2等杂质)，酸浸生成MnSO4、硫酸亚铁、硫酸铝、硫酸镁、硫酸钙，滤渣为二氧化硅，滤液中加入二氧化锰，氧化亚铁离子生成铁离子，得到Mn2+、Ca2+、Fe3+、Mg2+、Al3+的酸性溶液，加入氨水，“调pH”范围至5∼6，得到滤渣2的主要成分除MnO2外还有Al(OH)3、Fe(OH)3，加入MnF2除杂，使溶液中的Ca2+、Mg2+沉淀完全，此时溶液中的金属离子为锰离子，加入碳酸铵发生Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，

(1)提高锰的浸出率还可采取的措施有：升高温度或适当增大硫酸浓度；

(2)加入二氧化锰将亚铁离子氧化为铁离子，反应的化学方程式为：2FeSO4 + MnO2 + 2H2SO4= Fe17.【答案】(1)还原Fe2O3、Fe3O4；

(2)FeO+2H+=Fe2++H2O；

(3)Si【解析】【分析】

本题以无机工艺流程为素材、考查元素化合物及反应原理等知识，意在考查考生对必备知识的掌握、分析推理及简单计算能力，以及证据推理与模型认知的核心素养，难度一般，解题的关键是对基础知识的灵活运用。

【解答】

(1)与高炉炼铁类似，褐煤发生反应C+O2CO2，CO2+C

2CO等，流程中Fe2O3和Fe3O4被CO还原为FeO时需要的CO和燃烧时放出的热量均由褐煤提供，所以“还原焙烧”时，褐煤的作用是燃烧供热，以及还原Fe2O3、Fe3O4；