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常见金属化合物的制备流程
一、含铁化合物的制备流程
1．（2020·贵阳一模）高铁酸钠（Na2FeO4）具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上以菱铁矿（主要成分是FeCO3及少量SiO2）为原料制备高铁酸钠的生产过程如图：
已知：Na2FeO4中在碱性环境中稳定存在。请回答以下问题：
（1）Na2FeO4中铁元素的化合价为__；下列标志中应贴在盛装Na2FeO4容器上的是__。
（2）菱铁矿粉碎的目的是______________________，写出“碱浸”过程中SiO2所发生反应的化学方程式为__________________________。
（3）操作1与操作2的实验名称均为_______，步骤③的目的是将Fe2+氧化成Fe3－，其离子方程式为_______________________。（4）高铁酸钠消毒后的还原产物具有净水作用，解释净水原理为__________。
（5）已知4FeO42－+10H2O 4Fe（OH）3+8OH－+3O2↑，将一定量的Na2FeO4投入到pH不同的工业污水中（污水中其余成分均相同），测得溶液中Na2FeO4浓度变化如图曲线Ⅰ、Ⅱ所示。试分析曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的污水pH______（填“高”或“低”）。
【答案】（1）+6价；d
（2）增大反应的接触面积，加快化学反应速率；SiO2+2NaOH＝NaSiO3+H2O
（3）过滤；2Fe2++ClO－+2H+＝2Fe3++Cl－+H2O
（4）生成的三价铁离子可以发生水解生成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体具有吸附作用，可用作净水剂
（5）高；
【解析】（1）Na2FeO4中铁元素的化合价为+6价；高铁酸根具有极强的氧化性，所以应该贴氧化剂的标签；（2）菱铁矿粉碎的目的是增大反应的接触面积，加快化学反应速率；写出“碱浸”过程中SiO2和氢氧化钠反应，反应的化学反应方程式为：SiO2+2NaOH＝NaSiO3+H2O；（3）操作1与操作2的实验名称均为过滤；步骤③是Fe2+和次氯酸钠反应生成Fe3－，离子方程式为：2Fe2++ClO－+2H+＝2Fe3++Cl－+H2O；（4）高铁酸钠消毒后的还原产物是三价铁离子，三价铁离子可以发生水解反应，Fe3++3H2O Fe（OH）3（胶体）+3H+，生成具有吸附性的氢氧化铁胶体，所以也可以净水；（5）根据反应方程式中产生氢氧根，判断当溶液为碱性时，抑制高铁酸根水解，使平衡向逆向移动，高铁酸根的浓度较大，所以结合图像，Ⅰ的pH比Ⅱ大。
2．（15分）（2020·乐山一模）粉煤灰是燃煤产生的重要污染物，主要成分有Al2O3、Fe2O3、Fe3O4和SiO2等物质。综合利用粉煤灰不仅能够防止环境污染，还能获得纳米Fe2O3等重要物质。
已知：
i）伯胺R－NH2能与Fe3+反应：3R－NH2+Fe3++SO42－+H2O Fe（NH2－R）3（OH）SO4+H+生成易溶于煤油的产物。
ii）Fe3+在水溶液中能与Cl一反应：Fe3++6Cl－ ［FeCl6］3－。
回答下列问题：
（1）过程Ⅰ对煤粉灰进行酸浸过滤后，滤渣的主要成分是____________________。
（2）写出过程Ⅱ加入过量H2O2发生的离子方程式__________________________。加入伯胺－煤油对浸取液进行分离，该操作的名称是__________。
（3）从化学平衡角度解释过程III利用NaCl溶液进行反萃取的原理____________________________________________________________。
（4）过程Ⅳ中过量的N2H4将水层2中［FeCl6］3－转化为Fe2+，得到的Fe2+再被O2氧化为FeOOH，其中第一步的离子方程式为4［FeCl6］3－+5N2H4＝4Fe2++N2+4N2H5++24Cl－，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。
（5）在常压用纳米Fe2O3电化学法合成氨的装置如图所示。已知电解液为熔融NaOH－KOH，纳米Fe2O3在阴极发生电极反应分两步进行：
第一步：Fe2O3+3H2O+6e－＝2Fe+6OH－，第二步：2Fe+N2+3H2O＝Fe2O3+2NH3。则该电解池发生总反应的化学方程式为______________________________，纳米Fe2O3在电解过程中所起的作用是____________________。
（6）某特殊的磁流体材料，其化学式通式为KxFeO2（其组成可理解为aK2O•bFeO•cFe2O3），若x平均值为1.3，则磁流体中Fe3+和Fe2+的质量之比为__________。
【解析】（1）过程Ⅰ对煤粉灰进行酸浸过滤后，金属氧化物都和稀硫酸反应，只有SiO2不反应，滤渣的主要成分是SiO2；（2）过程Ⅱ加入过量H2O2，双氧水能氧化亚铁离子生成铁离子，离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O；加入伯胺－煤油对浸取液进行分离，该操作的名称是萃取、分液；（3）Fe3++6Cl－ ［FeCl6］3－，Cl－结合Fe3+，溶液中Fe3+浓度下降，使i中反应平衡向逆反应方向移动，实现反萃取；（4）4［FeCl6］3－+5N2H4＝4Fe2++N2+4N2H5++24Cl－，该反应中Fe元素化合价由+3价变为+2价、N元素化合价由－2价变为0价，且如果有5mol肼参加反应只有1mol肼作还原剂，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1；（5）阳极反应式为4OH－－4e－＝O2↑+2H2O，阴极总反应式为6H2O+N2+6e－＝2NH3+6OH－，则其电池反应式为2N2+6H2O 4NH3+3O2，氧化铁起催化剂作用；（6）x＝1.3时，即KxFeO2为K1.3FeO2，其最简整数比的化学式为K13Fe10O20，即 K2O•3FeO• Fe2O3，b：2c之比为Fe2+和Fe3+的物质的量比＝3∶ ×2＝3∶7，均为相同的铁原子，则质量比3∶7，Fe3+和Fe2+的质量比为7∶3。
【答案】（1）SiO2（2）2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O；萃取、分液
（3）Fe3++6Cl－ ［FeCl6］3－，Cl－结合Fe3+，溶液中Fe3+浓度下降，使i中反应平衡向逆反应方向移动，实现反萃取
（4）4∶1
（5）2N2+6H2O 4NH3+3O2；催化剂（6）7∶3
3．（2020·银川一模）金属在社会生活中的应用很广泛，常用金属表面往往生锈，用盐酸对其表面氧化物进行清洗，会产生酸洗废水。pH在1.5左右的某酸洗废水中含铁元素质量分数约3%，还有如铜、镍、锌、铬浓度较低的金属也有，工业上综合利用酸洗废水可制备三氯化铁。制备过程如下：
相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示：
回答下列问题：
（1）“中和”操作中发生的主要反应的化学方程式为________________________，调节pH范围为________，有利于后续制备得纯度较高的产品。
（2）酸溶处理中和后的滤渣，使铁元素浸出。滤渣和工业盐酸反应时，不同反应温度下铁浸出率随时间变化如图（a）所示，可知酸溶的最佳温度为_________。按照不同的固液比（滤渣和工业盐酸的投入体积比）进行反应时，铁浸出率随时间变化如图（b）所示，实际生产中固液比选择3∶2的原因是_________。
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3. 专题4 非金属化合物的制备-备战高考工艺流程综合题分类精练（解析版）.doc（896 KB)
4. 专题4 非金属化合物的制备-备战高考工艺流程综合题分类精练（原卷版）.doc（733.5 KB)
5. 专题2 金属冶炼和基本物质制备流程-备战高考工艺流程综合题分类精练（原卷版）.doc（558 KB)
6. 专题5 含电化学的工艺流程-备战高考工艺流程综合题分类精练（解析版）.doc（1.28 MB)
7. 专题5 含电化学的工艺流程-备战高考工艺流程综合题分类精练（原卷版）.doc（1.11 MB)
8. 专题2 金属冶炼和基本物质制备流程-备战高考工艺流程综合题分类精练（解析版）.doc（643.5 KB)
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10. 专题3 过渡金属化合物的制备流程-备战高考工艺流程综合题分类精练（解析版）.doc（1.41 MB)
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