2019高考化学 难点剖析 专题13 化工流程中铁化合物的处理讲解

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1、专题13化工流程中铁化合物的处理一、铁的化合物的制备1．（2018届云南省昆明市第一中学高三第六次月考）铁黄是一种重要的颜料，化学式为Fe2O3•xH2O，广泛用于涂料、橡胶、塑料、文教用品等工业。实验室模拟工业利用硫酸渣(含Fe2O3及少量的CaO、MgO等)和黄铁矿粉(主要成分为FeS2)制备铁黄的流程如下。回答下列问题：（1）操作I中为了提高硫酸渣的溶解速率，可采取的措施有_________(答两条即可)。（2）溶液X中含有的金属离子有Fe3+和_____；溶液X中加入黄铁矿粉后，先发生反应FeS2+H2SO

2、4(稀)=FeSO4+H2S↑+S↓，H2S再将Fe3+还原，其离子方程式为_________。（3）在溶液Y中通入空气的目的是______________，再通入NH3后可观察到的现象是__________，若通入NH3后溶液的pH过高，会影响产品纯度，原因是_________。（4）操作II中除用到玻璃棒外，还需要的玻璃仪器是________。（5）若将滤渣Z灼烧产生的尾气通入溶液X中，充分反应后溶液的pH____(填“增大”、“减小”或“不变”)。（6）为了测定所制备铁黄Fe2O3•xH2O中x的值，用分析天

3、平准确称量m1g样品置于坩埚中加热、冷却后称量；经过重复操作，当达到恒重时，残留固体质量为m2g，则x=______。【解析】硫酸渣中含Fe2O3、CaO、MgO等，用稀硫酸溶解，过滤除去不溶物，再加FeS2发生反应FeS2+H2SO4（稀）═FeSO4+H2S↑+S↓，H2S可以将Fe3+还原为Fe2+，过滤分离，滤渣含有S、FeS2等，滤液中含有Fe2+，通入空气将Fe2+氧化成Fe3+，氨气反应得到Fe（OH）3，过滤分离，烘干得到铁黄，溶液W中含有硫酸铵等。（1）适当增加稀硫酸浓度、提高反应温度、粉碎硫酸渣

4、增大接触面积等，都可提高硫酸渣的溶解速度；（2）硫酸渣中含Fe2O3、CaO、MgO都能被硫酸溶解，因此溶液X中含有的金属离子有Fe3+和Mg2+、Ca2+；H2S可以将Fe3+还原为Fe2+，同时生成S，反应离子方程式为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；（3）根据上述分析，在溶液Y 中通入空气可以将Fe2＋氧化成Fe3＋，再通入NH3后，Fe3++3NH3•H2O=Fe（OH）3↓+3NH4+；若通入NH3后溶液的pH 过高，Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀，降低产品纯度；（4）操作Ⅱ是过滤，除用到

5、玻璃棒外，还需要的玻璃仪器是：烧杯、漏斗；2．（新疆2018届高三第一次适应性检测一模）钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO·TiO2)，含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4)的工艺流程如下图所示：(1)化合物Li2Ti5O15中钛元素的化合价是+4价，氧元素的化合价为__________。(2)钛铁矿与硫酸反应时，常将钛铁矿粉碎，其目的是：__________，滤渣A的成分是__________。(3)固体TiO2转

6、化(NH4)2Ti5O15的离子方程式为__________，该反应__________氧化还原反应(填“属于”或“不属于”)。(4)反应②中固体TiO2、转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示。反应温度过高时,Ti元素浸出率下降的原因是__________。(5)(NH4)2Ti5O15转化为Li2Ti5O15的离子方程式为：__________。(6)写出由滤液D生成FePO4的离子方程式__________。(7)由滤液D制各LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H

7、2C2O4的质量比是__________。【答案】-2、-1增大接触面积加快反应速率,提高浸出率SiO2CaSO45TiO2+4H2O2+2NH3·H2O=2NH4++Ti5O152-+5H2O不属于温度过高时,反应物氨水(或双氧水)会受热分解Ti5O152-+2Li+=Li2Ti5O15↓2Fe2++2H3PO4+H2O2=2FePO4↓+2H2O+4H+20∶9(1)化合物Li2Ti5O15中钛元素的化合价是+4价，Li元素的化合价为+1价，根据正负化合价的代数和为0，氧元素的化合价为-2、-1；（2）钛铁矿与

8、硫酸反应时，常将钛铁矿粉碎，可以增大接触面积加快反应速率，提高浸出率，由于杂质中二氧化硅不溶于盐酸，所以滤渣A成分是二氧化硅；(3)二氧化钛与氨水、双氧水反应生成（NH4）2Ti5O15的离子方程式为5TiO2+4H2O2+2NH3·H2O=2NH4++Ti5O152-+5H2O，反应中没有元素的化合价发生变化，不属于氧化还原反应；（4）由于二氧化钛与氨水、