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专题强化练6　铁及其化合物间的转化在工艺流程中的应用
1.用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备超顺磁性纳米Fe3O4(平均直径为25 nm)的流程图如下(所加试剂均过量,部分步骤已省略):
下列叙述正确的是 (　　)
A.不能用KSCN溶液检验滤液B中是否有Fe3+
B.步骤②中发生的反应均为置换反应
C.步骤④中,反应完成后剩余的H2O2无需除去
D.将步骤⑤得到的超顺磁性纳米Fe3O4均匀分散在水中,得到的分散系有丁达尔效应
2.从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下,则下列说法不正确的是(　　)
A.试剂a为铁,试剂b为稀硫酸
B.加入试剂a过程中,有红色固体析出,说明溶液中Fe3+已经反应完全
C.试剂c可为H2O2溶液,相应反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
D.溶液W可作为“腐蚀液”腐蚀覆铜板
3.高铁酸钾(K2FeO4)具有极强的氧化性和优良的絮凝功能,是一种绿色环保多功能型水处理剂。下图是生产高铁酸钾的一种工艺流程:
已知K2FeO4的部分性质如下:
溶解性 易溶于水,微溶于浓KOH溶液,难溶于有机物
稳定性 温度为0~5 ℃或强碱性溶液中能稳定存在;酸性或中性溶液中放出O2
回答下列问题:
(1)写出①中发生反应的离子方程式:　　　　　　　　。
(2)②中加入NaOH固体的目的是　　　　(填字母)。
A.为后续反应提供碱性环境
B.加入NaOH固体作为氧化剂有利于除去NaCl
C.NaOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于后续生成K2FeO4
D.与溶液Ⅰ中过量的Cl2继续反应,生成更多的NaClO
(3)写出④中发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　,氧化剂与氧化产物的物质的量之比为　　　　;反应每生成1 mol Fe转移电子的数目为　　　　。
(4)从溶液Ⅱ中得到K2FeO4晶体的操作是　　　　、洗涤、干燥。
(5)⑥中洗涤时,洗涤剂最好选用　　　　(填字母)。
A.KOH溶液　　　　　B.乙醇
C.H2O　　　　　 D.FeCl2溶液
答案与分层梯度式解析
1.D　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中溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的HCl;加入铁粉还原铁离子:2Fe3++Fe 3Fe2+,过量的盐酸和Fe反应:2HCl+Fe FeCl2+H2↑,滤液B中溶质为氯化亚铁,加入氢氧化钠溶液,生成Fe(OH)2,向浊液C中加入H2O2溶液,反应完成后需除去剩余的H2O2,再与氯化亚铁溶液混合,经一系列操作后得到产品纳米Fe3O4。滤液B中溶质为FeCl2,可用KSCN溶液检验是否含有Fe3+,A错误;步骤②中发生反应2Fe3++Fe 3Fe2+、2H++Fe Fe2++H2↑,分别为化合反应、置换反应,B错误;为防止H2O2在步骤⑤中继续氧化Fe2+,需除去剩余的H2O2,C错误;超顺磁性纳米Fe3O4平均直径为25 nm,均匀分散在水中得到胶体,具有丁达尔效应,D正确。
2.A　向含FeCl2、FeCl3、CuCl2的废液中加过量的铁单质,铁和氯化铁反应有氯化亚铁生成,铁和氯化铜反应有铜生成,过滤,滤渣Y含铜和铁,滤液X为氯化亚铁溶液,滤渣Y中加盐酸溶解铁,过滤得金属铜,向氯化亚铁溶液中加H2O2溶液或通氯气,得氯化铁溶液。根据以上分析,试剂a为铁,试剂b为稀盐酸,不能用稀硫酸,会引入杂质,A错误;氧化性FeCl3大于CuCl2,加入铁,铁先和FeCl3反应,然后才和CuCl2反应生成Cu,所以有红色固体析出,说明溶液中Fe3+已经反应完全,B正确;试剂c可为H2O2溶液,相应反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O,C正确;溶液W为FeCl3溶液,氧化性FeCl3大于CuCl2,故可作为“腐蚀液”腐蚀覆铜板,D正确。
3.答案　(1)Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O　(2)AD
(3)2Fe3++3ClO-+10OH- 2Fe+3Cl-+5H2O
3∶2　3NA　(4)过滤　(5)B
解析　(1)①中Cl2与NaOH反应的离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O。(2)溶液Ⅰ中加入NaOH固体能使过量的Cl2完全反应转化为NaClO,并使溶液呈碱性,有利于Fe3+在碱性条件下转化为Fe,A、D正确;NaOH没有氧化性,不能将溶液中的NaCl氧化,B错误;K2FeO4在0~5 ℃或强碱性溶液中能稳定存在,NaOH固体溶解时会放出较多热量,不利于后续生成K2FeO4,C错误。(3)④中碱性条件下,Fe3+与ClO-发生氧化还原反应生成Fe和Cl-,其离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH- 2Fe+3Cl-+5H2O,该反应中氧化剂ClO-与氧化产物Fe的物质的量之比为3∶2;结合该反应和化合价变化可知生成1 mol Fe时转移电子数为3NA。(4)从溶液Ⅱ中得到K2FeO4晶体的操作为过滤、洗涤、干燥。(5)K2FeO4具有强氧化性,会与FeCl2溶液发生氧化还原反应,K2FeO4易溶于水、微溶于浓KOH溶液,难溶于有机物,为减少K2FeO4溶解降低产率,洗涤剂最好选择乙醇。
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