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热点强化 6 工业流程中含铁化合物的制备
(一)含铁化合物制备的微型流程设计
例1 用废铁屑制备磁性氧化铁(Fe O)，制取过程如图：
3 4
下列说法不正确的是( )
A．浸泡过程中适当加热并搅拌效果更好
B．检验A中的Fe3＋可以用KSCN溶液
C．加HO 时发生反应的离子方程式为HO＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋ ＋2HO
2 2 2 2 2
D．制备Fe O 的反应Fe2＋＋2Fe3＋＋8OH－=====Fe O＋4HO是氧化还原反应
3 4 3 4 2
答案 D
解析 浸泡过程中适当加热并搅拌可以提高反应速率，效果更好，A正确；检验铁离子可以
用硫氰化钾溶液，溶液显红色，B正确；过氧化氢能氧化亚铁离子，离子方程式为HO＋
2 2
2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋ ＋2HO，C 正确；制备 Fe O 的反应为 Fe2＋＋2Fe3＋＋8OH－
2 3 4
=====Fe O＋4HO，没有元素化合价变化，不是氧化还原反应，D错误。
3 4 2
(二)含铁化合物制备的综合流程设计
例2 利用金属矿渣(含有FeS、SiO 及Cu O)制备(NH )Fe(SO ) 晶体的实验流程如下。
2 2 2 4 2 4 2
(1)煅烧过程中FeS 和Cu O转化为Fe O 和CuO。FeS 与O 反应生成Fe O 和SO 的化学方
2 2 2 3 2 2 2 3 2
程式为______________________________________________________________________。
(2)为提高酸浸过程中铁的浸出率，实验中可采取的措施有____________(填字母)。
A．增加矿渣的投料量 B．将矿渣粉碎并搅拌
C．缩短酸浸的时间 D．适当提高酸浸温度
(3)向酸浸后的溶液中加入过量铁屑，除能将Fe3＋转化为Fe2＋外，还能__________________；
检验Fe3＋是否完全被还原的实验操作是____________________________________________。
(4)煅烧生成的SO 用石灰乳吸收得到CaSO 浆料，以CaSO 浆料制备NaHSO 溶液的实验方
2 3 3 3
案为_________________________________________________________________________。
(已知：2CaSO ＋NaSO ＋HSO ＋4HO===2CaSO·2H O＋2NaHSO ；CaSO·2H O难溶于
3 2 4 2 4 2 4 2 3 4 2
水；pH＝4～6的溶液中HSO能大量存在。实验中可选用的试剂：3 mol·L－1 Na SO ，3
2 4
mol·L－1HSO ，1 mol·L－1 NaOH)
2 4
答案 (1)4FeS ＋11O=====2Fe O＋8SO
2 2 2 3 2
(2)BD
(3)将Cu2＋转化为Cu 取少量还原后的上层清液于试管中，向其中滴加KSCN溶液，若溶液
不变红，则Fe3＋已完全被还原
(4)向CaSO 浆料中加入一定量3 mol·L－1 Na SO ，边搅拌边缓慢滴加总量与NaSO 溶液相
3 2 4 2 4
同量的3 mol·L－1 HSO ，测定反应液的pH，再用3 mol·L－1 HSO 或1 mol·L－1 NaOH调节
2 4 2 4
pH在4～6之间，过滤(或向CaSO 浆料中边搅拌边缓慢滴加3 mol·L－1 HSO ，产生的气体
3 2 4
通入1 mol·L－1 NaOH溶液中，测定溶液pH，当测定pH在4～6之间，停止滴加HSO )
2 4
解析 (2)增大投料量并不能增大浸出率，故A不选；矿渣粉碎后，反应接触面积增大，反
应更快更充分，可提高浸出率，故 B选；缩短酸浸时间会降低浸出率，故 C不选；适当提
高温度可提高浸出率，故D选。
(3)加入过量铁屑除将Fe3＋转化为Fe2＋外，还能将铜离子转化为铜而过滤除去；检验铁离子
是否完全被还原的操作是：取少量还原后的上层清液于试管中，向其中滴加 KSCN溶液，
若溶液不变红，则Fe3＋已完全被还原。(4)根据信息，pH＝4～6时，HSO能大量共存，且
CaSO·2H O难溶于水，故该制备环境应在酸性条件下。
4 2
1．高磷鲕状赤铁矿(主要含有Fe O，含少量Al O、CaO、SiO 等)是我国一种重要的沉积型
2 3 2 3 2
铁矿资源，以高磷鲕状赤铁矿为原料制备纯度较高的铁红，其流程如图所示。下列说法错误
的是( )
A．铁红可用作油漆、油墨、建筑物的着色剂
B．酸浸液遇K[Fe(CN) ]溶液生成蓝色沉淀
3 6
C．洗涤滤渣时要用玻璃棒不断搅拌
D．氧化时选用的试剂可以是HO、NaClO溶液
2 2
答案 C
解析 铁红的主要成分是氧化铁，为红棕色，可用作油漆、油墨、建筑物的着色剂，A项正
确；酸浸液中含有 Fe2＋，遇 K[Fe(CN) ]溶液生成蓝色沉淀，B 项正确；氧化时可选用
3 6
HO 、NaClO溶液作为氧化剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应原理分别为2Fe2＋＋HO ＋2H＋
2 2 2 2
===2Fe3＋＋2HO、2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋HO，D项正确。
2 2
2．从某含有FeCl 、FeCl 、CuCl 的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下，则下
2 3 2
列说法正确的是( )A．试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B．操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C．试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl===2Cl－＋2Fe3＋
2
D．用酸性KMnO 溶液可检验溶液W中是否还有Fe2＋
4
答案 C
解析 试剂a是铁，加入过量的铁，可把铜全部置换出来，并把FeCl 还原为FeCl ，则通过
3 2
过滤操作Ⅰ得到的滤液X为FeCl 溶液，滤渣Y为铜和过量的铁；由于最终得到的产品是
2
FeCl ，故试剂b是稀盐酸，铜不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成FeCl ，故通过过滤操作Ⅱ
3 2
可得到铜单质，滤液Z为FeCl 溶液，在两次过滤得到的FeCl 溶液中通入氯气，发生反应：
2 2
2Fe2＋＋Cl===2Cl－＋2Fe3＋，把FeCl 转化为FeCl ，然后通过操作Ⅲ(蒸发结晶并过滤)便可
2 2 3
得到氯化铁晶体，蒸发结晶与过滤所使用的仪器不相同，故A、B错误，C正确；溶液W中
有Cl－，酸性KMnO 溶液既可氧化Fe2＋，又可氧化Cl－，故用酸性KMnO 溶液不可检验溶
4 4
液W中是否还有Fe2＋，D错误。
3．高铁酸钾(K FeO)是一种暗紫色固体，低温碱性条件下比较稳定。高铁酸钾能溶于水，
2 4
微溶于浓KOH溶液，且能与水反应放出氧气，并生成Fe(OH) 胶体，常用作水处理剂。高
3
铁酸钾有强氧化性，酸性条件下，其氧化性强于Cl、KMnO 等。工业上湿法制备KFeO 的
2 4 2 4
流程如下：
下列关于KFeO 的说法正确的是( )
2 4
A．与水反应，每消耗1 mol K FeO 转移6 mol电子
2 4
B．将KFeO 与盐酸混合使用，可增强其杀菌消毒效果
2 4
C．可用丁达尔效应鉴别KFeO 和KMnO 两种紫红色溶液
2 4 4
D．KFeO 中，基态K＋的核外三个电子能层均充满电子
2 4
答案 C
解析 KFeO 与水反应：4KFeO ＋10HO===3O↑＋4Fe(OH) (胶体)＋8KOH，由反应可知
2 4 2 4 2 2 3
每消耗4 mol K FeO 转移12 mol电子，则每消耗1 mol K FeO 转移3 mol电子，故A错误；
2 4 2 4
KFeO 有强氧化性，酸性条件下，其氧化性强于Cl，可知KFeO 与盐酸反应生成氯气，两
2 4 2 2 4者混合降低其杀菌消毒效果，故B错误；KFeO 能与水反应生成Fe(OH) 胶体，而高锰酸钾
2 4 3
溶于水形成的是溶液，可用丁达尔效应鉴别KFeO 和KMnO 两种紫红色溶液，故C正确；
2 4 4
K＋的核外电子排布为2、8、8，第三层未充满电子，故D错误。
4．(2022·济宁一模)以黄铁矿的烧渣(主要成分为Fe O 、FeO、SiO 等)为原料制取新型高效
2 3 2
的无机高分子絮凝剂——聚合硫酸铁 (其中n＜2)的工艺流程如图：
已知：为防止Fe3＋水解，原料中的Fe3＋必须先还原为Fe2＋。
下列有关说法错误的是( )
A．“取样分析”目的是可以用来确定氧化Fe2＋所需NaClO 的量
3
B．为促进水解反应，应在高温条件下进行
C．氧化反应的离子方程式为ClO＋6H＋＋6Fe2＋===6Fe3＋＋Cl－＋3HO
2
D．水解时溶液的pH偏小或偏大都会影响聚合硫酸铁的产率
答案 B
解析 因为要控制水解时Fe3＋的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的 Fe3＋必须先还原
为Fe2＋，所以需要确定下一步还原所需铁的量，然后Fe2＋再被氧化为Fe3＋，需要确定氧化
Fe2＋所需NaClO 的量，A正确；该流程中要得到 ，若温度过高，则
3
将转化为Fe(OH) 沉淀，使得产物不纯，故应该控制反应温度，B错误；从流程中可知，进
3
入氧化反应的是Fe2＋，即NaClO 将Fe2＋氧化为Fe3＋，故氧化反应的离子方程式为ClO＋
3
6H＋＋6Fe2＋===6Fe3＋＋Cl－＋3HO，C正确；水解时溶液的pH偏小将使大部分Fe3＋不能水
2
解仍然以Fe3＋存在，而pH偏大将生成Fe(OH) 沉淀，故都会影响聚合硫酸铁的产率，D正
3
确。
5．(2022·北京一模)磷酸铁(FePO )常用作电极材料。以硫铁矿(主要成分是FeS ，含少量
4 2
Al O、SiO 和Fe O)为原料制备磷酸铁的流程如下：
2 3 2 3 4
已知几种金属离子沉淀的pH如下表所示：金属氢氧化物 Fe(OH) Fe(OH) Al(OH)
3 2 3
开始沉淀的pH 2.3 7.5 4.0
完全沉淀的pH 4.1 9.7 5.2
请回答下列问题：
(1)滤渣3的主要成分是________(写出化学式)。
(2)用FeS还原Fe3＋的目的是__________________________________________________，
加入FeO的作用是________________________________________(用离子方程式表示)。
(3)试剂R宜选择________(填字母)。
A．高锰酸钾 B．稀硝酸 C．双氧水 D．次氯酸钠
(4)检验“氧化”之后溶液是否含Fe2＋的操作是_________________________________。
答案 (1)Al(OH)
3
(2)避免在除去Al3＋时Fe3＋被一并沉淀 Al3＋＋3HOAl(OH) ＋3H＋、FeO＋2H＋===Fe2＋
2 3
＋HO(或2Al3＋＋3FeO＋3HO===2Al(OH) ＋3Fe2＋)
2 2 3
(3) C
(4)取少量待测液于试管中，滴加几滴铁氰化钾溶液(或酸性高锰酸钾溶液)，若产生蓝色沉淀
(或酸性高锰酸钾溶液褪色)，则该溶液中含有Fe2＋
解析 硫铁矿中含有的物质是FeS 、Al O 、SiO 、Fe O ，焙烧时FeS 转化成Fe O ，Fe O
2 2 3 2 3 4 2 2 3 2 3
为碱性氧化物，Al O 为两性氧化物，SiO 为酸性氧化物，能与稀硫酸反应的是 Fe O 、
2 3 2 2 3
Al O 、Fe O ，SiO 不与硫酸反应，滤渣1为SiO ，滤液中阳离子是Fe3＋、Al3＋、Fe2＋、H＋
2 3 3 4 2 2
等，加入FeS将Fe3＋还原成Fe2＋，加入FeO调节pH，使Al3＋转化成Al(OH) 沉淀，除去Al3
3
＋，然后加入氧化剂，将Fe2＋氧化成Fe3＋，据此分析。(3)KMnO 作氧化剂，引入新杂质Mn2
4
＋、
K＋，故A不适宜；稀硝酸作氧化剂，得到NO，NO有毒，污染环境，且容易引入硝酸根离
子成为新杂质，故B不适宜；双氧水作氧化剂，还原产物是HO，不引入杂质，对环境无影
2
响，故C适宜；次氯酸钠作氧化剂，引入新杂质Cl－、Na＋，故D不适宜。
6．某化学小组用部分氧化的FeSO 为原料，以萃取剂X(甲基异丁基甲酮)萃取法制取高纯氧
4
化铁(Fe O)，并进行铁含量的测定。主要操作步骤如下：
2 3
已知：①在较高的盐酸浓度下，Fe3＋能溶解于甲基异丁基甲酮，当盐酸浓度降低时，该化合
物解离。②3DDTC-NH＋Fe3＋===(DDTC) -Fe↓＋3NH。
4 3
请回答下列问题：
(1)写出加入试剂a发生反应的离子方程式：________________________________________。
(2)溶液中加入萃取剂X，转移至分液漏斗中，塞上玻璃塞振摇，振摇几次后需打开分液漏
斗的______________放气；为提高萃取率和产品产量，实验时应进行的操作是
______________。
(3)可作反萃取的萃取剂Y的最佳试剂是(填试剂名称)________。
(4)操作A为________、________、________。产品处理时，温度对产品的纯度有很大影响。
已知温度对产物纯度的影响如图所示，则温度最好控制在________ ℃。
(5)现准确称取4.000 g 样品，经酸溶、还原为 Fe2＋，在容量瓶中配成100 mL 溶液，用
________(填仪器名称)移取25.00 mL溶液于锥形瓶中，用0.100 0 mol·L－1的KCr O 溶液进
2 2 7
行滴定，消耗KCr O 溶液20.60 mL。产品中铁的含量为________。(假设杂质不与KCr O
2 2 7 2 2 7
反应)
答案 (1)2Fe2＋＋HO＋2H＋===2Fe3＋＋2HO
2 2 2
(2)活塞 分多次萃取并合并萃取液
(3)蒸馏水(或高纯水)
(4)过滤 洗涤 灼烧 800
(5)酸式滴定管 69.22%
解析 (4)由分析可知，操作A为过滤、洗涤、灼烧；由图可知，温度为 800 ℃时，产品的
纯度已经接近94%，则温度最好控制在800 ℃。(5)亚铁离子在溶液中水解使溶液呈酸性，
则移取25.00 mL溶液应选用酸式滴定管；酸性条件下，重铬酸根离子与亚铁离子反应生成
铁离子、铬离子和水，反应的离子方程式为 6Fe2＋＋Cr O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7HO，
2 2
由铁原子个数守恒和离子方程式可得 6Fe～6Fe2＋～Cr O，则产品中铁的质量分数为
2
×100%≈69.22%。
