高考化学铁及其化合物推断题提高练习题压轴题训练及详细答案

高考化学铁及其化合物推断题提高练习题压轴题训练及详细答案
一、铁及其化合物
1．纳米Fe3O4在生物医学和催化剂载体等领域应用前景光明。

其制备流程如下：
已知：锌单质溶于强碱生成ZnO22-；Zn（OH）2既能溶于强酸又能溶于强碱。

请回答下列问题：
(l)用NaOH溶液处理废旧锌铁皮的作用有___。

A.去除油污B．溶解镀锌层C．去除铁锈D．钝化
(2)步骤②生成Zn(OH)2沉淀的离子方程式为____，用离子方程式结合文字说明该步骤pH 不能过小的原因____。

调节pH的最佳方法是向溶液中通入____（填化学式）。

(3)步骤④反应的离子方程式为_____；为确保纳米Fe3O4粒子的纯度，应调整原溶液中Fe2+与所加H2O2的物质的量之比为_______。

(4)步骤⑤制得Fe3O4纳米粒子的过程，需要在无氧环境下进行，说明理由__________；T 业生产中可采取___________措施提供无氧环境。

(5)步骤⑤ _______（填“能”或“不能”）用减压过滤（抽滤）得到纳米Fe3O4粒子？理由是___________。

【答案】AB ZnO22-+2H+=Zn(OH)2↓加入酸是为了使ZnO22-转化为Zn（OH）2沉淀，但加入酸不能过多，要防止发生Zn（OH）2+2H+＝Zn2++2H2O，降低ZnO产量 CO2
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 3:1 防止Fe2+[或Fe（OH）2]被氧化持续通入N₂不能纳米粒子太小，抽滤时容易透过滤纸
【解析】
【分析】
根据流程图及已知信息分析得：废旧镀锌铁皮加入氢氧化钠溶液中反应，锌溶解生成偏锌酸钠和氢气，铁不溶解，过滤得到滤液A为Na2ZnO2，不溶物为Fe，溶液A加稀硫酸使溶液中ZnO22-转化为Zn（OH）2沉淀，再经过过滤、洗涤、干燥，灼烧得到ZnO，不溶物Fe 中加入稀盐酸，反应生成氯化亚铁，加入适量H2O2，氧化部分亚铁离子为铁离子，得到含Fe2+、Fe3+的B溶液，再加入NaOH，并通入氮气排除氧气，加热分解，生成四氧化三铁胶体粒子，据此分析解答。

【详解】
（1）氢氧化钠溶液有助于铁皮表面的油污水解除去，同时由题干信息知锌易溶于氢氧化钠溶液，故答案为：AB；
（2）根据题给信息知，步骤②为ZnO22-与酸反应生成Zn（OH）2的反应，离子方程式为：ZnO22-+2H+=Zn(OH)2↓；加入酸是为了使ZnO22-转化为Zn（OH）2沉淀，但加入酸不能过多，要防止发生Zn（OH）2+2H+＝Zn2++2H2O，降低ZnO产量；所得溶液呈碱性，为了不引入新的杂质，调节pH的最佳方法是向溶液中通入CO2；故答案为：ZnO22-
+2H+=Zn(OH)2↓；加入酸是为了使ZnO22-转化为Zn（OH）2沉淀，但加入酸不能过多，要防止发生Zn（OH）2+2H+＝Zn2++2H2O，降低ZnO产量；CO2；
（3）根据上述分析步骤④目的是用双氧水氧化亚铁离子，反应的离子方程式为
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；Fe3O4粒子中+2铁与+3价铁物质的量之比为1:2，设Fe2+物质
的量为x，则根据离子方程式分析所加H2O2的物质的量为：
21x
x=
323
⨯⨯，则应调整原溶
液中Fe2+与所加H2O2的物质的量之比为x:x
3
=3:1，故答案为：
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；3:1；
（4）防止Fe2+[或Fe（OH）2]被氧化，所以步骤⑤制得Fe3O4纳米粒子的过程，需要在无氧环境下进行；工业上通常通过持续通入N2提供无氧环境，故答案为：防止Fe2+[或Fe （OH）2]被氧化；持续通入N2；
（5）根据加压抽滤的原理及纳米粒子半径大小分析，不能用抽滤的方法得到纳米Fe3O4粒子，原因是纳米粒子太小，抽滤时容易透过滤纸，故答案为：不能；纳米粒子太小，抽滤时容易透过滤纸。

2．己知A为淡黄色固体，R是地壳中含量最多的金属元素的单质，T为生活中使用最广泛的金属单质，F是无色无味的气体，H是白色沉淀，W溶液中滴加KSCN溶液出现血红色。

（1）物质A的化学式为___。

（2）B和R在溶液中反应生成F的离子方程式为___。

（3）H在潮湿空气中变成M的实验现象是___，化学方程式为___。

（4）A和水反应生成B和C的离子方程式为___，A可以作为呼吸面具的___。

（5）W和T反应的离子方程式___。

【答案】Na2O2 2Al +2H2O + 2OH- =2AlO2- +3H2↑白色沉淀逐渐变为红褐色沉淀 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O =4Fe(OH)3 2Na2O2 +2 H2O=4 Na+ + 4OH- + O2↑供氧剂 2Fe3+ + Fe =3Fe2+
【解析】
【分析】
题干已经对部分物质的特征进行了描述，可先根据某些物质的特定表征直接得出该物质，地壳含量最多金属为Al，T为最广泛使用的金属单质，则为Fe，W溶液中滴加KSCN溶液出现血红色，则W含有Fe3+。

根据上述能直接确定的物质，结合各物质间转换图解答此题。

【详解】
（1）.A为淡黄色固体，常见物质可能为Na2O2或S，A与水的产物B可与Al反应，同时C
又与Fe反应。

综上可推知A应为Na2O2，答案为Na2O2。

（2）.根据分析B为NaOH，R为Al，答案为2Al +2H2O + 2OH- =2AlO2- +3H2↑。

（3）.根据分析，A与水反应产物C为氧气，B为NaOH。

D为Fe在氧气中燃烧产物
Fe3O4，H为白色沉淀,则H应为Fe(OH)2。

W 含有Fe3+，说明Fe(OH)2发生氧化生成
Fe(OH)3。

答案为白色沉淀逐渐变为红褐色沉淀，4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O =4Fe(OH)3。

（4）.A为Na2O2与水反应生成NaOH和O2，同时Na2O2与水和CO2反应生成的氧气供人呼吸。

故答案为2Na2O2 +2 H2O =4 Na+ + 4OH- + O2↑，供氧剂。

（5）.由分析可知W为FeCl3，T为金属Fe。

答案为2Fe3+ + Fe =3Fe2+。

【点睛】
解答本题需要对某些物质的特定表征非常熟悉，首先应该根据这些表征即得出对应物质，然后再结合各种物质之间的转换关系和相关描述合理推导出其他对应的物质。

3．某化学兴趣小组探究氯化铁溶液的某些性质，将一定量氯化铁固体先加入含1molHCl的浓盐酸中，再加水配制成1L溶液A。

（1）若在A溶液中加入一块铜片，一段时间后得溶液B。

写出铜片在FeCl3溶液中反应的离子方程式：___；
（2）若在B中加铁粉mg，充分反应后剩余固体ng；过滤，从1L滤液中取出20mL，向其中滴入40mL2mol/LAgNO3溶液时，Cl-恰好完全沉淀。

则溶液A中FeCl3的物质的量浓度是__；
（3）若在A溶液中加铁粉至不再溶解，则需铁粉__克。

【答案】2Fe3++Cu= Cu2++2Fe 1mol/L 56g
【解析】
【分析】
【详解】
(1)Fe3+有较强氧化性，可将Cu氧化成Cu2+，离子方程式为2Fe3++Cu= Cu2++2Fe；
(2)若在B中加铁粉mg，充分反应后剩余固体ng，则此时滤液中溶质只有FeCl2，滴入
40mL2mol/LAgNO3溶液时，Cl-恰好完全沉淀，则20mL滤液中n(Cl-
)=0.04L×2mol/L=0.08mol，则1L滤液中n(Cl-)=0.08mol×1000mL
20mL
=4mol，加入了1molHCl，则
溶液中n(Cl-)=4mol-1mol=3mol，则n(FeCl3)=1mol，溶液体积为1L，所以溶液A中FeCl3的物质的量浓度是1mol/L；
(3)A中加铁粉发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+、2H++Fe=Fe2++H2↑，溶液中n(FeCl3)=1mol，
n(HCl)=1mol，所以消耗的铁粉物质的量为0.5mol+0.5mol=1mol，质量为56g。

【点睛】
解决此类题目要注意寻找守恒关系，不能盲目写反应方程式；第3题要注意HCl也可以与铁粉反应。

4．某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性，请回答下列问题：
（1）除胶头滴管外，你认为本实验必不可缺少的一种玻璃仪器是___。

（2）请帮他们完成以下实验报告：
实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性。

试剂：铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片。

实验记录（划斜线部分不必填写）：
实验结论：___。

（3）亚铁盐在溶液中易被氧化，如何检验亚铁盐溶液是否被氧化？（简述实验操作）___保存亚铁盐溶液时，应该如何防止亚铁盐被氧化：___。

（4）若直接向亚铁盐溶液中滴加烧碱溶液，往往得不到白色絮状Fe（OH）2沉淀，其原因为：___。

（用化学方程式表示）
【答案】试管 Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+ Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+ Fe只有还原性，Fe3+只有氧化性，Fe2+既有氧化性，又有还原性取少许亚铁盐溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液显血红色则亚铁盐溶液已变质；若溶液不显血红色则亚铁盐溶液未变质在亚铁盐溶液中加入铁粉或铁钉 4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3
【解析】
【详解】
(1)探究铁及其化合物的氧化性和还原性，需要在试管中滴加试剂发生反应，则本实验必不可缺少的一种玻璃仪器是试管；
(2)①在FeCl2溶液中滴入适量氯水，生成氯化铁，离子反应为Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+，Fe元素的化合价升高，则Fe2+具有还原性；
②FeCl2中Fe元素的化合价升高，则Fe2+具有氧化性；
③FeCl3中Fe元素的化合价降低，则Fe3+具有氧化性；
④在FeCl3溶液中加入铜片，反应生成氯化亚铁、氯化铜，离子反应为
Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，FeCl3中Fe元素的化合价降低，则Fe3+具有氧化性，
则得到实验结论为Fe只有还原性，Fe3+只有氧化性，Fe2+既有氧化性，又有还原性；(3)亚铁盐被氧化生成铁盐，铁离子遇KSCN溶液变为红色，则检验亚铁盐溶液是否被氧化的实验操作为取少许亚铁盐溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液显血红色则亚铁盐溶液已变质；若溶液不显血红色则亚铁盐溶液未变质；保存亚铁盐溶液时，在亚铁盐溶
液中加入铁粉或铁钉防止亚铁盐被氧化；
(4)直接向亚铁盐溶液中滴加烧碱溶液，往往得不到白色絮状Fe(OH)2沉淀，Fe(OH)2易被氧化，发生4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。

【点睛】
直接向亚铁盐溶液中滴加烧碱溶液，往往得不到白色絮状Fe(OH)2沉淀，可以看到生成白
色沉淀迅速变为灰绿色，最终变成红褐色。

5．NiCl2是化工合成中最重要的镍源，工业上以金属镍废料(含Fe、Ca、Mg等杂质)为原料
生产NiCl2，继而生产Ni2O3的工艺流程如下：
流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示：
氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2开始沉淀的pH 1.1 6.57.1
沉淀完全的pH 3.29.79.2
（1）为了提高镍元素的浸出率，在“酸浸”时可采取的措施有：①适当升高温度；②搅拌；
③_______________等。

（2）加入H2O2的目的是____________，所发生的离子方程式为____________________。

（3）“除铁”时，控制溶液pH的范围为_____________________。

（4）滤渣B的主要成分的化学式为___________________，滤液中的阳离子有________。

（5）“氧化”生成Ni2O3的离子方程式为________________。

【答案】增大盐酸的浓度(或将镍废料研成粉末或延长浸泡时间等) Fe2＋转化成Fe3＋ 2Fe2
＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 3.2～7.1 MgF2、CaF2 NH4+、Na+ 2Ni2＋＋ClO－＋4OH－
===Ni2O3↓＋Cl－＋2H2O
【解析】
【分析】
根据工艺流程分析可知，向金属镍废料中加入盐酸酸浸，形成Ni2+、Fe2+、Ca2+和Mg2+的溶液，再向溶液中加入H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，加入Na2CO3溶液调节pH使得Fe3+沉淀，得
到滤渣A为Fe(OH)3，再加入NH4F使得Mg2+和Ca2+沉淀，得到滤渣B为CaF2和MgF2，继
续向滤液中加入Na2CO3沉镍，再加入盐酸溶解，向溶液中加入NaClO和NaOH氧化得到
Ni2O3，据此分析解答问题。

【详解】
(1)为了提高金属镍废料浸出的速率，还可以增大盐酸的浓度(或将镍废料研成粉末或延长浸
泡时间等)，故答案为：增大盐酸的浓度(或将镍废料研成粉末或延长浸泡时间等)；
(2)根据上述分析，加入H2O2的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，根据氧化还原反应规律得出其离子反应方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，故答案为：Fe2+转化成Fe3+；2Fe2+＋H2O2＋2H+===2Fe3+＋2H2O；
(3)沉镍前要将Fe3+沉淀完全，而镍离子不能产生沉淀，根据表中所给信息可知，Fe3+完全沉淀的pH值为3.2，镍离子开始沉淀的pH值为7.1，所以溶液的pH值控制在3.2～7.1，故答案为：3.2～7.1；
(4)根据以上分析可知，滤渣B的主要成分的化学式为MgF2、CaF2，所得的滤液中主要含有NH4+和Na+，故答案为：MgF2、CaF2；NH4+、Na+；
(5)“氧化”过程发生的反应中，Cl元素由+1价降低到-1价，即反应生成NaCl，而Ni由+2价升高到+3价，生成Ni2O3，反应离子方程式为：2Ni2＋＋ClO－＋4OH－===Ni2O3↓＋Cl－＋
2H2O，故答案为：2Ni2＋＋ClO-＋4OH-===Ni2O3↓＋Cl-＋2H2O。

6．2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂电池发展作出突出贡献的三位科学家。

某废旧锂电池正极主要由LiFePO4、铝箔、炭黑等组成，Fe、Li、P具有极高的回收价值，具体流程如下：
（1）过程ⅰ生成NaAlO2溶液的离子方程式是__。

（2）过程ⅱ中HCl/H2O2的作用是__。

（3）浸出液X的主要成分为 Li+、Fe3+、H2PO4-等。

过程ⅲ控制碳酸钠溶液浓度20%、温度85 ℃、反应时间3 h条件下，探究pH对磷酸铁沉淀的影响，如图所示。

①综合考虑铁和磷沉淀率，最佳pH为__。

②结合平衡移动
．．．．原理，解释过程ⅲ中pH增大，铁和磷沉淀率增大的原因__。

③当pH＞2.5后，随pH增加，磷沉淀率出现了减小的趋势，解释其原因__。

（4）LiFePO4可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应制取，共沉淀反
应的化学方程式为__。

【答案】2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑溶解LiFePO4，将Fe2+氧化为Fe3+
（2Fe2++H 2O2+2H+=2Fe3++2H2O） 2.5 H2PO4-HPO42-+H+，HPO42-PO43-+H+，加入Na2CO3后，CO32-结合H+使c(H+)减小，促进上述电离平衡正向移动，c(PO43−)增大，与Fe3+结合形成磷酸铁沉淀（或者：H 2PO4-HPO42-+H+，HPO42-PO43-+H+，溶液pH增大，c(H+)减小，促进上述电离平衡正向移动，c(PO43-)增大，与Fe3+结合形成磷酸铁沉淀 pH＞2.5时，沉淀中的磷酸铁会有部分开始转变生成Fe(OH)3，使得部分PO43-释放，导致磷沉淀率下降 (NH4)2Fe(SO4)2+H3PO4+LiOH=2NH4HSO4+LiFePO4↓+H2O或
(NH4)2Fe(SO4)2+H3PO4+3LiOH=(NH4)2SO4+Li2SO4+LiFePO4↓+3H2O
【解析】
【分析】
含LiFePO4、铝箔、炭黑的废旧锂电池，用NaOH溶解后过滤，滤液为NaAlO2溶液，滤渣为LiFePO4和炭黑，再用盐酸酸化的H2O2溶解滤渣并过滤，得到主要成分为 Li+、Fe3+、
H2PO4-等的溶液X，向X中加入Na2CO3溶液，有FePO4•2H2O析出，过滤的滤液主要是LiCl，再加入饱和Na2CO3溶液，再过滤即可得到LiCO3粗产品，据此分析解题。

【详解】
(1)过程ⅰAl溶于NaOH溶液生成NaAlO2和H2，发生反应的离子方程式是2Al＋2OH-＋
2H2O=2AlO2-＋3H2↑；
(2)过程ⅱ是除铝后料中加入盐酸酸化的H2O2，过滤后得到主要成分为 Li+、Fe3+、H2PO4-等的溶液X，由知HCl/H2O2的作用是溶解LiFePO4，将Fe2+氧化为Fe3+；
(3)①分析图中数据可知，当pH=2.5时磷的沉淀率最高，铁的沉淀率较高，则过程ⅲ选择的最佳pH为2.5；
②已知溶液X中存在H 2PO4-的电离平衡，即H2PO4-HPO42-+H+，HPO42-PO43-+H+，过程ⅲ中当加入Na2CO3后，CO32-结合H+使c(H+)减小，促进上述电离平衡正向移动，c(PO43−)增大，与Fe3+结合形成磷酸铁沉淀，提高了铁和磷沉淀率；
③已知FePO 4(s)Fe3+(aq)+ PO43-(aq)，当pH＞2.5后，随pH增加，溶液中c(OH-)增大，Fe3+开始转变生成Fe(OH)3，促进溶解平衡正向移动，使得部分PO43-释放，导致磷沉淀率下降；
(4)(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液混合生成LiFePO4，同时得到(NH4)2SO4和Li2SO4，结合原子守恒，发生反应的化学方程式为
(NH4)2Fe(SO4)2+H3PO4+LiOH=2NH4HSO4+LiFePO4↓+H2O。

7．稀土元素包括钪、钇和镧系（含Ce、Eu )共17种元素，是重要的战略资源，我省稀土资源非常丰富．某彩色电视机显示屏生产过程中产生大量的废荧光粉末含 ( Eu2O3、SiO2、Fe2O3、CeO2、MnO 等物质）．某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到较为纯净的CeO2和Eu2O3（氧化铕）．
已知：CeO2不溶于桸硫酸，也不溶于NaOH 溶液，Eu2O3可溶于稀硫酸
(1)往滤渣中加稀硫酸和H2O2进行酸浸，反应的离子方程式____________ 。

为了提高酸浸率，可以适当提高反应温度，但温度偏高浸出率反而会减小，其原因是
________________________________。

(2)有机物HR能将Ce3+从水溶液中萃取出来．该过程可表示为：Ce3+（水层）+3HR(有机层)CeR3(有机层）+3H+(水层）。

向 CeR3(有机层）中加入稀硫酸进行反萃取能获得较纯的含Ce3+水溶液，从平衡角度解释其原因：________________________。

(3)流程中由含 Ce3+滤液生成Ce(OH)4的离子方程式____________________。

(4)取上述流程中得到的Ce(OH)4产品 0.52 g, 加硫酸溶解后，用浓度为 0.1000mol•L-1FeSO4标准溶液滴定至终点时，铈被还原为Ce3+ , 消耗 24.00 mL 标准溶液。

该产品中 Ce(OH)4的质量分数为___________。

(5)已知含 Ce3+溶液也可以先加碱调 pH后再通入氧气氧化可得到Ce(OH)4。

298K
时,K sp[Ce(OH)3]=5×10-20，若溶液中c(Ce3+)=0.05mol•L-1, 加碱调节pH 到_____时Ce3+开始沉淀（忽略加碱过程中溶液体积变化）．
(6)萃取剂对金属离子的萃取率与 pH的关系如图所示．流程中为了用萃取剂除去金属杂质离子，进行萃取2 最适宜的pH 是_______（填选项序号）．其原因是 _____。

A． 2.0 左右 B . 3.0 左右 C．5.0 左右
【答案】2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O 温度升高，H2O2受热易分解，造成浸出率偏低；加入稀硫酸时，c（H+）增大，平衡向形成Ce3+的方向移动， 4Ce3++O2+12OH-
+2H2O=4Ce(OH)4 96% 8 B 使Fe3+、Mn2+完全除去，并防止Eu3+被萃取导致损失
【解析】
【分析】
废荧光粉末含 ( Eu2O3、SiO2、Fe2O3、CeO2、MnO 等物质），加入硫酸，滤液含有Eu3+、Fe3+、Mn2+等，经萃取，可除去Fe3+、Mn2+等，加入氨水，可生成Eu（OH）3，加热分解可生成Eu2O3；滤渣中含有CeO2、SiO2，加入稀硫酸和过氧化氢，经萃取、反萃取，可得到含有Ce3+的溶液，加入氢氧化钠并通入氧气，可生成Ce（OH）4，加热可生成CeO2。

【详解】
（1）在酸浸时发生的离子反应为2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，H2O2受热易分解，为防止其分解，则温度不宜太高，故答案为：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；温度升高，H2O2受热易分解，造成浸出率偏低；
（2）根据平衡Ce3+（水层）+3HR(有机层)CeR3(有机层）+3H+(水层），向 CeR3(有机层）中加入稀硫酸时，c（H+）增大，平衡向形成Ce3+的方向移动，则Ce3+从水溶液中被萃取出来，故答案为：加入稀硫酸时，c（H+）增大，平衡向形成Ce3+的方向移动；
（3）流程中Ce3+与氧气、氢氧化钠反应生成 Ce(OH)4，离子方程式为4Ce3++O2+12OH-
+2H2O=4Ce(OH)4，故答案为：4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4；
（4）Ce(OH)4加硫酸溶解后，被FeSO4还原为Ce3+ ,则有Ce(OH)4~ Ce3+~ FeSO4，则
n[Ce(OH)4]=0.1×24×10-3mol=2.4×10-3mol，m[Ce(OH)4]=2.4×10-3mol×208g/mol=0.4992g，该产
品的纯度为：0.4992g
100%=96%
0.520g
⨯，故答案为：96%；
（5）298K时，K sp[Ce(OH)3]=5×10-20，若溶液中c(Ce3+)=0.05mol•L-1, Ce3+开始沉淀，则c
（OH-）=
-20
-6
3
510
mol/L=110mol/L
0.05
⨯
⨯，则pH=8，故答案为：8；
（6）溶液中存在Eu3+、Mn2+金属离子，由萃取剂对金属离子的萃取率与 pH的关系图可知，调节pH在3.0左右，可使Fe3+、Mn2+完全除去，并防止Eu3+被萃取导致损失，故答案为：B；使Fe3+、Mn2+完全除去，并防止Eu3+被萃取导致损失。

8．工业上采用硫铁矿焙烧去硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质) 制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O) ，流程如下：
（1）浸取时，溶液中的Fe2+易被空气中的O2氧化，其离子方程式为____________。

能提高烧渣浸取速率的措施有_________（填字母）。

A．将烧渣粉碎B．降低硫酸的浓度C．适当升高温度
（2）还原时，试剂X的用量与溶液pH的变化如图所示，则试剂X可能是___________（填字母）。

A．Fe粉B．SO2C．NaI
还原结束时，溶液中的主要阴离子有___________。

（3）滤渣Ⅱ主要成分的化学式为_____________；由分离出滤渣Ⅱ后的溶液得到产品，进行的操作是__________、__________过滤、洗涤、干燥。

【答案】4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O AC B SO42- Al(OH)3蒸发浓缩冷却结晶
【解析】
【分析】
烧渣中加入稀硫酸，得到硫酸铁、硫酸亚铁和硫酸铝，二氧化硅不反应，过滤，滤渣Ⅰ为二氧化硅，在滤液中加入试剂X，随着X的加入，溶液pH逐渐减小，X应为SO2，得到硫酸铝和硫酸亚铁溶液，调节溶液pH，生成氢氧化铝沉淀，滤渣Ⅱ为氢氧化铝，溶液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥，可得到FeSO4•7H2O。

【详解】
（1）溶液中的Fe2+ 易被空气中的O2氧化，反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+
=4Fe3++2H2O，提高烧渣浸取速率，可增大固体的表面积，提高反应温度，或增大离子的浓度的方法，所以选项AC正确；
（2）由以上分析可知，随着X的加入，溶液酸性增强，应通入二氧化硫，被氧化生成硫酸，反应后溶液中含有SO42-；
（3）由以上分析可知滤渣Ⅱ为氢氧化铝，即Al(OH)3，溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可得到FeSO4•7H2O。

9．2019年诺贝尔奖授予JohnB．Goodenough等三位科学家，以表彰其在锂电池领域的贡献。

磷酸亚铁锂（LiFePO4）用作锂离子电池正极材料，制备方法如图：
（1）制备水合磷酸铁（FePO4·xH2O）固体
①过程Ⅰ，加NaOH溶液调pH=2.0时透明混合溶液中含磷微粒主要是H2PO4-，过程Ⅰ发生的主要离子方程式是____。

②过程Ⅱ“氧化、沉淀”反应生成FePO4沉淀的离子方程式是____。

③进行过程III之前，需确认过程II中无Fe2+，检验试剂为____。

④FePO4·xH2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如图：
水合磷酸铁的化学式为____。

（x取整数）
（2）制备LiFePO4固体：
在氮气气氛保护下，高温焙烧FePO 4、Li 2CO 3和过量葡萄糖的固体混合物。

①过量葡萄糖作用是____。

②锂离子电池在充电时，电极材料LiFePO 4会迁出部分Li +，部分转变为Li (1-x)FePO 4。

此电极的电极反应为____。

【答案】H 3PO 4+OH -=H 2PO 4-+H 2O 2H 2PO 4-+H 2O 2+2Fe 2+=2FePO 4↓+2H ++2H 2O 铁氰化钾溶液 FePO 4·2H 2O 还原剂，把三价铁还原成二价铁 LiFePO 4－xe -=xLi ++Li (1－x)FePO 4
【解析】
【分析】
FeSO 4∙7H 2O 在H 3PO 4中溶解，加入氢氧化钠溶液中和磷酸生成H 2PO 4－，过程Ⅱ“氧化、沉
淀”反应主要是Fe 2+与H 2O 2 、H 2PO 4－反应生成FePO 4沉淀、H +和H 2O ，再加入氢氧化钠中和
酸，最后得到FePO 4·
xH 2O 。

高温焙烧FePO 4、Li 2CO 3和过量葡萄糖的固体混合物得到LiFePO 4固体，铁化合价降低，过量葡萄糖化合价升高，作还原剂。

【详解】
⑴①过程Ⅰ，加NaOH 溶液调pH = 2.0时透明混合溶液中含磷微粒主要是H 2PO 4－，说明过
程Ⅰ主要发生磷酸和氢氧化钠反应生成水和H 2PO 4－，其主要离子方程式是H 3PO 4+OH － =
H 2PO 4－ + H 2O ；故答案为：H 3PO 4+OH － = H 2PO 4－ + H 2O 。

②过程Ⅱ“氧化、沉淀”反应主要是Fe 2+与H 2O 2 、H 2PO 4－反应生成FePO 4沉淀、H +和H 2O ，
因此生成FePO 4沉淀的离子方程式是2H 2PO 4－+H 2O 2 +2Fe 2+ = 2FePO 4↓ + 2H ++2H 2O ；故答案
为：2H 2PO 4－+H 2O 2 +2Fe 2+ = 2FePO 4↓ + 2H ++2H 2O 。

③进行过程III 之前，需确认过程II 中无Fe 2+，常用铁氰化钾溶液试剂检验；故答案为：铁氰化钾溶液。

④假设100g FePO 4·
xH 2O 样品受热，得到FePO 4固体80g ，水20g ，根据物质的量比例得到1180g 20g :1:2151g mol 18g mol --=⋅⋅，因此水合磷酸铁的化学式为FePO 4·2H 2O ；故答案为：FePO 4·2H 2O 。

⑵①高温焙烧FePO 4、Li 2CO 3和过量葡萄糖的固体混合物得到LiFePO 4固体，铁的化合价降低，则过量葡萄糖化合价升高，作还原剂，主要是将三价铁还原成二价铁；故答案为：还原剂，把三价铁还原成二价铁。

②锂离子电池在充电时，电极材料LiFePO 4会迁出部分Li +，部分转变为Li (1-x)FePO 4。

此电极
的电极反应为LiFePO 4－xe － = xLi + + Li (1－x)FePO 4；故答案为：LiFePO 4－xe － = xLi + + Li (1－
x)FePO 4。

10．某工厂的工业废水中含有大量的FeSO 4和CuSO 4，为了减少污染并变废为宝，工厂拟定用以下流程从该废水中回收FeSO 4和金属Cu 。

请根据以下流程图，回答相关问题：
(1)操作Ⅰ和操作Ⅱ分离固体和溶液的方法是_____________。

(2)为了将CuSO 4完全．．
转化，步骤①加入的铁粉应_______(选填“过量”或“少量”)，其对应的化学方程式．．．．．
为___________。

(3)固体A 的成分是铁和__________(填名称)。

(4)步骤②加入试剂B 的稀溶液，B 的化学式为_________ ，该物质在该反应中作_______剂(选填“氧化”或“还原”)。

(5)取1~2mlFeSO 4溶液于试管中，滴加几滴NaOH 溶液，生成的白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成_______________色。

(6)另取1~2ml FeSO 4溶液于试管中，滴加几滴氯水，该反应的离子方程式．．．．．
为_______，向反应后的溶液中再滴加几滴__________溶液，溶液变为血红色。

【答案】过滤 过量 44Fe CuSO =FeSO Cu ++ 铜单质 H 2SO 4 氧化 红褐色 2322Fe Cl =2Fe 2Cl ++-++ KSCN
【解析】
【分析】
【详解】
(1)分离固体和溶液的操作即过滤；
(2)为了保证CuSO 4反应彻底，就需要加入过量的Fe 粉；Fe 与CuSO 4溶液发生置换反应，方程式为：44Fe CuSO =FeSO Cu ++；
(3)固体A 中除了未反应完的Fe ，还有就是加入铁粉后置换出的Cu 单质；
(4)分析步骤②可知，加入试剂B 后Fe 单质变成了FeSO 4，而Cu 单质不反应，所以B 为稀硫酸；反应过程中，稀硫酸起氧化剂作用将Fe 氧化；
(5)Fe 2+与OH -反应生成白色的不稳定的Fe(OH)2，Fe(OH)2可以迅速被氧化发生反应：22234Fe(OH)O 2H O=4Fe(OH)++；最终生成红褐色的Fe(OH)3；
(6)FeSO 4中加入氯水后发生氧化还原反应，离子方程式为：2322Fe Cl =2Fe 2Cl ++-++；由于反应后的溶液中有Fe 3+，所以加入KSCN 后，溶液会出现血红色；。