1、与铁相关的工艺流程(建议用时40分钟)1(2020山东等级考)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是()A浸出镁的反应为MgO2NH4Cl=MgCl22NH3H2OB浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD分离Mg2与Al3、Fe3是利用了它们氢氧化物Ksp的不同【解析】选B。菱镁矿煅烧后得到轻烧粉，MgCO3转化为MgO，加入氯化铵溶液浸取，浸出的废渣有SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3，同时产生
2、氨气，则此时浸出液中主要含有Mg2，加入氨水得到Mg(OH)2沉淀，煅烧得到高纯镁砂。高温煅烧后Mg元素主要以MgO的形式存在，MgO可以与铵根水解产生的氢离子反应，促进铵根的水解，所以得到氯化镁、氨气和水，化学方程式为MgO2NH4Cl=MgCl22NH3H2O，故A正确；一水合氨受热易分解，沉镁时在较高温度下进行会造成一水合氨大量分解，挥发出氨气，降低利用率，故B错误；浸出过程产生的氨气可以回收制备氨水，沉镁时氯化镁与氨水反应生成的氯化铵又可以利用到浸出过程中，故C正确；Fe(OH)3、Al(OH)3的Ksp远小于Mg(OH)2的Ksp，所以当pH达到一定值时Fe3、Al3产生沉淀，而Mg
3、2不沉淀，从而将其分离，故D正确。2废铁屑制Fe2O3的一种流程如图：下列说法不正确的是()A热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污B操作a是萃取C冰水既可洗去杂质又可减少固体的溶解DFe2O3可用作红色颜料【解析】选B。热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污，A正确；操作a是过滤，B错误；冰水既可洗去杂质又降低温度，减少固体的溶解，C正确；Fe2O3俗名铁红，可用作红色颜料，D正确。3.(双选)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为FeS2+7Fe2(S
4、O4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应,下列叙述不正确的是 ()A.第步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是Fe2O3+6H+2Fe3+3H2OB.检验第步中Fe3+是否完全还原,应选择KMnO4溶液或K3Fe(CN)6溶液C.在第步通入空气引起溶液pH降低的原因是Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+D.反应FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4中1 mol FeS2反应转移2 mol电子【解析】选B、D。H2SO4与Fe2O3反应的方程式为Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O,其离子方程式为Fe2O3+6H+
5、2Fe3+3H2O,A正确;检验Fe3+是否反应完全,可利用Fe3+与KSCN的显色反应,生成红色溶液,B错误;通入空气,部分Fe2+被空气中的氧气氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+,使pH降低,C正确;FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4中,FeS2中硫的化合价由-1价升至+6价,1 mol FeS2反应转移14 mol电子,D错误。4磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：下列叙述错误的是()A合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用B从“正极片”中可回收的金属元素有A
6、l、Fe、LiC“沉淀”反应的金属离子为Fe3D上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠【解析】选D。废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A项正确；从流程图看出，正极材料涉及了铝、铁、锂等金属，B项正确；因流程中加入的有HNO3，故在含Li、P、Fe等滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离子为Fe3，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳酸钠，D项错误。5用已被部分氧化的金属屑A制备某工业常用的无水盐C的步骤如下：C溶于
7、水，向其中滴入NaOH溶液，出现白色沉淀，后逐渐变成红褐色，下列判断正确的是()A过滤所得的残渣中一定没有金属AB滤液可能是CuSO4溶液或MgSO4溶液C水合盐B可能是FeSO47H2OD无水盐C可能是Fe2(SO4)3【解析】选C。无水盐C中有Fe2，没有Fe3，D错误；A为部分氧化的金属屑，说明A含有Fe2O3和Fe，由于最终无Fe3，故Fe过量，A、B错误。6(2021年江苏适应性测试)由制铝工业废渣(主要含Fe、Ca、Si、Al等的氧化物)制取聚合硫酸铁铝净水剂的流程如下。下列有关说法不正确的是()A控制适当反应温度并不断搅拌，有利于提高铁、铝浸取率BAl2O3与稀硫酸反应的离子方程
8、式：Al2O36H=2Al33H2OC滤液中主要存在的阳离子有：H、Fe2、Ca2、Al3D聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有吸附作用【解析】选C。A.控制适当反应温度并不断搅拌，可以加快反应速率，充分反应，有利于提高铁、铝浸取率，故A正确；B.Al2O3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，离子方程式为Al2O36H=2Al33H2O，故B正确；C.双氧水会将亚铁离子氧化，所以滤液中主要存在的阳离子没有Fe2，而是Fe3，故C错误；D.聚合硫酸铁铝水解可以生成氢氧化铝和氢氧化铁胶体，胶体表面积较大，具有吸附作用，故D正确。7某同学采用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)
9、制取绿矾(FeSO47H2O)，设计了如图流程：下列说法不正确的是()A.固体1中含有SiO2B溶解烧渣选用足量盐酸，试剂X选用铁粉C控制pH是为了使Al3转化为Al(OH)3进入固体2D从溶液2得到FeSO47H2O产品的过程中，需控制条件防止其氧化【解析】选B。二氧化硅与酸不反应，则固体1为二氧化硅，A正确；由流程分析可知，溶解烧渣选用足量硫酸，X为铁粉，如用盐酸，可生成氯化亚铁，B错误；控制pH的目的是分离出铝离子，则固体2为氢氧化铝，C正确；亚铁离子易被空气中的氧气氧化，而且受热易失去结晶水，所以从溶液2得到FeSO47H2O产品的过程中，需控制条件防止其氧化，D正确。8(2021黄冈
10、模拟)利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图如下：己知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。下列相关说法错误的是()A用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用是去除油污、溶解镀锌层B调节溶液A的pH产生Zn(OH)2沉淀，经抽滤、洗涤、灼烧即可制得ZnOC由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中，须持续通N2，其原因是防止Fe2被氧化DFe3O4胶体粒子能用减压过滤法实现固液分离【解析】选D。NaOH能除油污、溶解镀锌层，A正确；调节溶液A的pH产生Zn(OH)2沉淀，经抽滤、洗涤、灼烧Zn(OH)2分解制得ZnO，B正确；Fe2容易被氧化，C正确；Fe3
11、O4胶体粒子能透过滤纸，D错误。9钨是高熔点金属，工业上用主要成分为FeWO4和MnWO4的黑钨铁矿与纯碱共熔冶炼钨的流程如下，下列说法不正确的是()A.将黑钨铁矿粉碎的目的是增大反应的速率B共熔过程中空气的作用只是氧化MnWO4C操作是过滤、洗涤、干燥，H2WO4难溶于水且不稳定D在高温下WO3被还原成W【解析】选B。将固体反应物粉碎可以增加反应物的接触面积，能提高反应速率，A正确；通过流程图可知，纯碱、空气、FeWO4和MnWO4共熔发生反应，使FeWO4和MnWO4转化为难溶的Fe2O3和MnO2，进而通过冷却、水浸、过滤的方法除去，B错误；Na2WO4溶液中加入硫酸发生复分解反应，生成
12、难溶于水的H2WO4，经过过滤、洗涤、干燥获得较为纯净的H2WO4，加热使其分解为WO3，C正确；在高温下H2与WO3反应生成W和H2O，从元素价态变化来看，WO3为氧化剂，被还原，D正确。10用软锰矿(主要成分是MnO2)和黄铁矿(主要成分是FeS2)为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工艺流程如图。已知：净化工序的目的是除去溶液中的Ca2、Cu2等杂质；CaF2难溶。下列说法不正确的是()A.研磨矿石、适当升高温度均可提高溶浸工序中原料的浸出率B除铁工序中，在加入石灰调节溶液的pH前，加入适量的软锰矿，发生的反应为MnO22Fe24H=2Fe3Mn22H2OC副产品A的化学
13、式为(NH4)2SD从沉锰工序中得到纯净MnCO3的操作方法是过滤、洗涤、干燥【解析】选C。提高浸取率的措施可以是搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当增大酸的浓度等，A正确；加入适量的软锰矿，MnO2将Fe2氧化为Fe3，再调节pH除去Fe3，B正确；副产品A的化学式为(NH4)2SO4，C错误；从沉锰工序中得到纯净MnCO3的操作方法是过滤、洗涤、干燥，D正确。11从废水中回收硫酸亚铁固体和铜的流程如下：下列说法正确的是()A金属X为ZnB溶液Y为稀盐酸C硫酸亚铁可用作食品的抗氧化剂D无水硫酸铜常用于检验水或作干燥剂【解析】选C。金属X可置换出铜，为了不引入新的杂质，故X为铁粉，A项错误；不纯
14、的铜中含有过量的铁粉，要除去铁粉，并得到FeSO4，则Y为稀硫酸，B项错误；硫酸亚铁具有还原性，可用作食品的抗氧化剂，C项正确；无水硫酸铜常用于检验水，但不能作干燥剂，D项错误。12为探究由碳、氧、铁三种元素组成的化合物X中铁元素的含量，进行如图所示的实验：已知滴定操作所用的标准溶液为酸性KMnO4溶液。下列说法错误的是()A在滴定操作中用滴定管量取20.00 mL溶液B“空气中灼烧冷却称量”的过程需要进行多次，直至两次称量的差值不超过0.001 gC根据题给数据不能计算出X中铁元素的含量D滴定时发生反应的离子方程式为5Fe2MnO8H=Mn25Fe34H2O【解析】选C。滴定实验需要精确到0
15、.01 mL，故用滴定管量取20.00 mL溶液，A正确；该过程需要进行多次，直至两次称量的差值不超过0.001 g，B正确；在隔绝空气加热后，X所含的铁元素均进入黑色固体中，所以X中铁的含量可由灼烧后得到的氧化铁的量进行计算，0.400 g Fe2O3中含铁的质量为0.400 g0.280 g，则X中含有铁的质量为2.80 g，X中铁的质量分数为100%38.9%，C错误；由于X分解过程中有CO生成，可以确定在黑色固体中不存在三价铁元素，用稀硫酸溶解后得到的溶液中存在Fe2，滴加酸性KMnO4溶液时发生的反应为5Fe2MnO8H=Mn25Fe34H2O，D正确。13工业上用含有少量氧化铁杂质
16、的废铜粉为原料，制取硫酸铜的主要过程如图所示：下列有关说法不正确的是()A“过量酸”不适合用硝酸或浓硫酸，固体B可以用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3B通入的气体A可以是O2或Cl2C通入气体A之前的混合溶液中存在的阳离子是Fe2、Cu2、HD将从溶液中得到的硫酸铜晶体在空气中加热，可制得无水硫酸铜【解析】选B。制取硫酸铜，“过量酸”应为稀硫酸，不适合用硝酸，因为会引入硝酸铜杂质；也不适合用浓硫酸，因为会产生二氧化硫气体而污染空气，加入固体B的作用是调节溶液的pH，使Fe3变为沉淀而除去，为了不引入新的杂质，可选用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，A项正确；向混合溶液中通入气体A的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，气体A应为氧气，不能使用氯气，因为会生成氯化铜杂质，B项错误；废铜粉与稀硫酸反应：Fe2O36H=2Fe33H2O，2Fe3Cu=2Fe2Cu2，由于稀硫酸过量，因此通入气体A之前混合溶液中存在的阳离子为Fe2、Cu2、H，C项正确；将从溶液中得到的硫酸铜晶体在空气中加热，晶体将失去结晶水，得到无水硫酸铜，D项正确。