2019年高考化学一轮复习第2章元素与物质世界专项突破六“铁三角”关系与铁的化工流程学案鲁科版

1、(六)“铁三角”关系与铁的化工流程(对应学生用书第44页)突破1| “铁三角”关系及其应用考纲知识整合1“铁三角”中的转化关系2“铁三角”的重要应用(1)离子共存分析Fe2、Fe3因氧化还原反应不能共存的粒子：Fe2NO(H)、ClO、MnO、H2O2、Cl2、Br2、Cr2O等。Fe3S2、I、SO、HS、HSO、H2SO3、H2S等。提醒：Fe2、Fe3HCO、CO、Al(OH)4等水解相互促进的离子。(2)常见的离子除杂方法溶液杂质除杂方法FeCl2FeCl3加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或H2O2FeCl2CuCl2加过量铁粉后过滤(3)盐溶液的配制与保存Fe2的盐溶液Fe

2、3的盐溶液加少量相应的酸，防止Fe3水解高考命题点突破命题点1“铁三角”的关系1(2018长沙模拟)在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且ac，则下列说法正确的是()A残余固体是铜和铁B最后得到的溶液中一定含有Cu2C将残余固体加入稀硫酸中，有气泡产生D最后得到的溶液中可能含有Fe3B因为ac，说明b g铁完全反应，溶液中含Cu2、Fe2，不含Fe3。2(2016全国卷)某班同学用如下实验探究Fe2、Fe3的性质。回答下列问题： 【导学号：】(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 molL1的溶液。在FeCl2溶液中

3、需加入少量铁屑，其目的是_。(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_。(4)丙组同学取10 mL 0.1 molL1 KI溶液，加入6 mL 0.1 molL1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；第二支试管中加入1

4、滴K3Fe(CN)6溶液，生成蓝色沉淀；第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。实验检验的离子是_(填离子符号)；实验和说明：在I过量的情况下，溶液中仍含有_(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为_。(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是_；生成沉淀的原因是_(用平衡移动原理解释)。【解析】(1)Fe2具有很强的还原性，易被空气中的O2氧化为Fe3，在FeCl2溶液中加入少量铁屑，可防止Fe2被氧化。(2)Fe2被氧化为Fe3，Cl2被

5、还原为Cl，反应的离子方程式为2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(3)O2难溶于煤油，加入煤油能隔绝空气，排除O2对实验的影响。(4)KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I2Fe3=I22Fe2。K3Fe(CN)6是检验Fe2的试剂。实验溶液变红，说明溶液中仍存在Fe3，由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。(5)酸化的FeCl2溶液与H2O2反应，Fe2被氧化为Fe3，H2O2被还原为H2O，反应的离子方程式为H2O22Fe22H=2Fe32H2O。Fe3对H2O2的分解起催化作用，当反应一段时间后，会发生反应：2H2O22H2OO2，故溶液中产生气泡。由于H2O2分解反应放热，促使Fe

6、33H2OFe(OH)33H平衡右移，最终出现Fe(OH)3红褐色沉淀。【答案】(1)防止Fe2被氧化(2)2Fe2Cl2=2Fe32Cl(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2Fe3可逆反应(5)2Fe2H2O22H=2Fe32H2OFe3催化H2O2分解产生O2H2O2分解反应放热，促进Fe3的水解平衡正向移动命题点2“铁三角”关系在除杂过程中的应用3下列除杂的操作不正确的是 ()AMgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤BFeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤CCuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤DCuC

7、l2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2氧化成Fe3，再加入CuO充分反应后过滤CFeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl33H2OFe(OH)33HCl，加入Mg与H反应，平衡右移，使Fe3转化成Fe(OH)3而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；加入NaOH溶液，Cu2、Fe3均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求，C错误；先用H2O2将Fe2氧化成Fe3，再利用FeCl3的水解，加入CuO与H反应将Fe3转化成Fe(OH)3而除去，D正确。思维建模除去混合液中混有的Fe3、Fe2的思维模板示例(1)除去Cu2中混有的Fe3的方法

8、向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3其中之一，与Fe3水解产生的H反应，促进Fe3的水解，将Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(2)除去Cu2中混有的Fe2的方法先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2氧化成Fe3，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3。突破2| 涉及Fe及其化合物的化工流程考纲知识整合1回收Cu和制备FeCl3的流程2废品(含Fe2O3、CuO、FeO、SiO2)制备Fe2O3、CuSO45H2O的流程高考命题点突破命题点涉及Fe及其化合物的化工流程分析1实验室用含有杂质(FeO、Fe2O3)的废CuO制备胆矾晶体，经历下列过程，

9、其中分析错误的是() CuSO45H2O晶体已知：Fe3在pH5时已完全沉淀。A步骤中发生的主要反应为H2O22Fe22H=2Fe32H2OB步骤利用CuCO3替代CuO也可调节溶液的pHC步骤中可用氯水、HNO3等强氧化剂代替H2O2D步骤的操作：向漏斗中加少量蒸馏水至浸没晶体，待水自然流下后，重复操作23次CA项，步骤中，H2O2具有氧化性，Fe2具有还原性，二者会发生氧化还原反应：H2O22Fe22H=2Fe32H2O，正确；B项，CuCO3与硫酸发生反应生成CuSO4、CO2和水，产生的CO2从溶液中逸出，CuO与硫酸发生反应生成CuSO4和水，这两者最终都使溶液的pH增大，而溶液的成

10、分不变，因此利用CuCO3替代CuO可调节溶液的pH，不影响实验结果，正确；C项，氯水、HNO3也可以氧化Fe2生成Fe3，但是会混入Cl和NO，错误；D项，洗涤时，向漏斗中加少量蒸馏水至浸没晶体，待水自然流下后，重复操作23次，正确。2(2018广东五校联考)以赤铁矿(主要成分为60.0% Fe2O3，杂质为3.6% FeO、Al2O3、MnO2、CuO等)为原料制备高活性铁单质的主要生产流程如图所示：已知部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如表所示：沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2pH3.75.29.76.7请回答下列问题：(1)含杂质的赤铁矿使用前要

11、将其粉碎，目的是_。操作的名称是_。(2)将操作后所得的MnO2与KClO3、KOH溶液混合共热，可得到K2MnO4，此反应的化学方程式是_。(3)将pH控制在3.8的目的是_。已知25 时，KspCu(OH)221020，该温度下反应Cu22H2OCu(OH)22H的平衡常数K_。(4)加入双氧水时反应的离子方程式为_。(5)利用氨气在500 以上分解得到的氮原子渗透到铁粉中可制备氮化铁(FexNy)，若消耗氨气17.0 g，消耗赤铁矿石1 kg，写出该反应完整的化学方程式：_。【解析】(1)使用前将赤铁矿粉碎，可以增大酸浸时固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率。经过操作得到固体和溶液

12、，操作的名称为过滤。(2)共热时MnO2转化为K2MnO4，Mn元素化合价升高，则Cl元素化合价降低，KClO3转化为KCl，根据得失电子守恒、原子守恒配平化学方程式：3MnO26KOHKClO33K2MnO4KCl3H2O。(3)加入双氧水，将Fe2氧化为Fe3，溶液a中的阳离子为Fe3、Al3、Cu2等，根据表中提供的Fe3、Al3、Cu2完全沉淀时的pH可知，将pH控制在3.8的目的是使Fe3全部沉淀下来而其他金属离子不形成沉淀。25 时，该反应的平衡常数K5.0109。(4)加入双氧水时，Fe2被氧化为Fe3，发生反应的离子方程式为H2O22Fe22H=2Fe32H2O。(5)17.0 g氨气为1 mol,1 kg赤铁矿石制得的单质铁为28 mol，则NH3、Fe按照物质的量之比18参加反应，根据原子守恒配平化学方程式：16Fe2NH32Fe8N3H2。【答案】(1)增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率过滤(2)3MnO26