联招化学·工艺流程：氧化还原配平与分离提纯操作

题目性质：自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题，非真题原文，未取自任何题库、教辅或试卷；解析与采分点为教研整理，非官方评分标准。

一、考点定位与做题顺序

配平四步固定：①标价（找出变价元素与升降数）；②配电子（升降数最小公倍数定氧化剂/还原剂系数）；③配电荷（酸性用 H⁺、碱性用 OH⁻ 补到两边电荷相等）；④配原子（用 H₂O 补 H、O，最后查氧）。写完原子守恒 + 电荷守恒双回验，缺一不可。

分离操作按性质选：固液不溶用过滤，溶解度随温度变化大用蒸发浓缩→冷却结晶，变化小用蒸发结晶，互不相溶液体用分液/萃取，提纯固体用重结晶。下面流程与数据均为自编示意。

二、题目呈现

自编流程（示意）

以某含 Fe²⁺ 的酸性浸出液制备铁红（Fe₂O₃）并联产副产品，示意流程：

① 酸性浸出液（含 Fe²⁺、少量 Fe³⁺与不溶渣）→ 过滤除渣 → ② 加入自编氧化剂 H₂O₂ 把 Fe²⁺ 全部氧化为 Fe³⁺（酸性介质）→ ③ 加碱调 pH 使 Fe³⁺ 转化为 Fe(OH)₃ 沉淀 → ④ 过滤、洗涤、灼烧得 Fe₂O₃ → ⑤ 滤液经蒸发浓缩、冷却结晶回收可溶性硫酸盐。

题1（配平）

写出步骤②中 H₂O₂ 在酸性条件下氧化 Fe²⁺ 的离子方程式并配平；说明四步配平过程，并做原子与电荷双守恒回验。若把介质换成碱性，方程式应如何改写？

题2（简答）

分别说明步骤①、④、⑤中各分离操作的选择依据；并解释步骤④「洗涤沉淀」用什么洗、怎么判断已洗净，以及为什么灼烧前要洗涤。

题3（简答）

步骤⑤采用「蒸发浓缩、冷却结晶」而非「直接蒸干」，说明三点理由；若目标硫酸盐的溶解度随温度变化很小，操作应改成什么？并说明重结晶提纯的一般步骤。

三、分步解析

题1 四步配平　① 标价：Fe²⁺ → Fe³⁺，升 1；H₂O₂ 中 O 为 −1 → H₂O 中 O 为 −2，每个 O 降 1，一分子 H₂O₂ 含 2 个 O，共降 2。② 配电子：升 1 与降 2 的最小公倍数为 2 → Fe²⁺ 系数 2、H₂O₂ 系数 1，得 2Fe²⁺ + H₂O₂ → 2Fe³⁺。③ 配电荷（酸性用 H⁺）：左边电荷 2×(+2) = +4，右边 2×(+3) = +6，右边多 +2，故左边补 2H⁺：2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ → 2Fe³⁺。④ 配原子：左边 H 共 2(H₂O₂)+2(H⁺)=4、O 共 2，右边补 2H₂O：
2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = 2Fe³⁺ + 2H₂O。

题1 双守恒回验　原子：Fe 左 2 右 2 ✓；O 左 2 右 2 ✓；H 左 2+2=4 右 4 ✓。电荷：左 2×(+2) + 0 + 2×(+1) = +6，右 2×(+3) = +6 ✓。电子：2 mol Fe²⁺ 共失 2 mol e⁻，1 mol H₂O₂ 共得 2 mol e⁻ ✓。三查全过。
碱性介质改写：碱性中不能出现 H⁺，Fe³⁺ 也会立即与 OH⁻ 生成沉淀，故产物写成 Fe(OH)₃。用半反应法：氧化半反应 Fe²⁺ + 3OH⁻ = Fe(OH)₃ + e⁻（电荷 −1 = −1 ✓），还原半反应 H₂O₂ + 2e⁻ = 2OH⁻（电荷 −2 = −2 ✓）；前者乘 2 后相加、再约去两边 2OH⁻，得 2Fe²⁺ + H₂O₂ + 4OH⁻ = 2Fe(OH)₃↓。双守恒回验：Fe 2=2 ✓；O 左 2+4=6、右 2×3=6 ✓；H 左 2+4=6、右 2×3=6 ✓；电荷左 2×(+2)+4×(−1)=0、右 0 ✓。本问真正考点：介质决定配平粒子（酸性用 H⁺、碱性用 OH⁻）与产物形态（酸性可写游离 Fe³⁺、碱性必写沉淀），不能把酸性式硬套到碱性条件。

题2 分离依据　步骤①过滤：浸出液中含不溶渣，目标 Fe²⁺/Fe³⁺ 在溶液中，属固液分离 → 过滤。步骤④过滤：Fe(OH)₃ 是沉淀，与滤液分离，仍用过滤；随后洗涤除去沉淀表面吸附的可溶性硫酸盐与碱；灼烧使 2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O，得铁红。步骤⑤蒸发浓缩、冷却结晶：滤液中可溶性硫酸盐的溶解度随温度降低明显减小，先浓缩至接近饱和再降温，晶体析出而杂质多留在母液中。
洗涤用什么：用蒸馏水（或稀的、不易溶解沉淀的洗液）少量多次；Fe(OH)₃ 不溶于水，用水不会损失目标物。怎么判断洗净：取最后一次洗涤液少量，检验其中的杂质离子（如用 BaCl₂ 溶液检验 SO₄²⁻，无白色沉淀即洗净；或检验 OH⁻/Na⁺ 视流程而定），不能取滤液、也不能取第一次洗液。灼烧前必须洗涤：不洗则吸附的可溶性盐在灼烧后残留为杂质，使产品纯度与铁红含量偏低，且可能引入其他金属氧化物。

题3 结晶条件　不直接蒸干的三点理由：① 蒸干会把母液中的可溶性杂质一并留在晶体中，产品纯度下降（冷却结晶时杂质多留在母液，可分离）；② 高温长时间蒸发可能使目标盐分解、水解或失去结晶水（含结晶水的硫酸盐尤其）；③ 蒸干得到的常是粉末或结块，晶体形貌差、不易过滤洗涤，且能耗高、易局部过热飞溅。
溶解度随温度变化很小：改用蒸发结晶（蒸发至近饱和后趁热过滤/继续蒸至析出），靠减少溶剂而非降温析晶（如 NaCl 型）。
重结晶一般步骤：① 选合适溶剂（目标物高温溶解度大、低温小，杂质要么不溶要么始终易溶）；② 加热溶解粗品制得近饱和热溶液；③ 趁热过滤除不溶杂质；④ 冷却结晶使目标物析出、易溶杂质留母液；⑤ 过滤、用少量冷溶剂洗涤、干燥；必要时重复一次。答题要写出「趁热过滤」与「少量冷洗」两个易漏点。

守恒与操作回验　把题1 酸性式与流程②的条件对照：酸性浸出液 → 有 H⁺ 可用 ✓；H₂O₂ 作氧化剂不引入新金属离子 ✓；产物 Fe³⁺ 进入下一步调 pH 沉 Fe(OH)₃ ✓，前后衔接自洽。再把题2 的操作按「固液不溶→过滤 / 沉淀→过滤洗涤 / 可溶盐且溶解度随温变→浓缩冷却结晶」逐一对回流程节点，五步都落得上 ✓。

四、采分点对照

五、高频易错点

• 配平只凭感觉凑系数，不先算 H₂O₂ 的降 2（每个 O 降 1、一分子两个 O）。
• 酸性方程式漏补 2H⁺，或电荷不守恒也没回验。
• 碱性条件下仍写 H⁺ 或让 Fe³⁺ 游离存在，忽略沉淀形态。
• 把「蒸发浓缩、冷却结晶」写成「蒸干」，答不出纯度与分解两点。
• 判断洗净时取滤液或第一次洗液，而不是最后一次洗涤液。
• 洗涤用大量水或热水，导致沉淀/晶体损失。
• 溶解度随温度变化小的盐仍用冷却结晶，不会改蒸发结晶。
• 重结晶漏写「趁热过滤」与「少量冷溶剂洗涤」。
• 操作题只写操作名不写选择依据（谁的溶解度、谁不溶）。

六、小结与自查清单

• □ 配平第一步先标变价元素，算出升降总数。
• □ 按介质选配平粒子：酸性 H⁺/H₂O、碱性 OH⁻/H₂O。
• □ 写完做原子、电荷、电子三项回验。
• □ 操作题写「为什么选它」，带上溶解度或不溶性依据。
• □ 洗涤一律「少量多次 + 取末次洗液验杂质离子」。
• □ 结晶题区分「冷却结晶」与「蒸发结晶」的适用条件。
• □ 重结晶五步写全，别漏趁热过滤与冷洗。
• □ 碱性条件下检查是否出现 H⁺ 或游离 Fe³⁺。

流程题的两处硬分，一是配平（先算升降数，再按介质补 H⁺/OH⁻，最后双守恒回验），二是操作（按不溶性与溶解度选过滤、冷却结晶还是蒸发结晶）。把「为什么选这个操作」和「取末次洗液验杂质」写进去，答案就从操作名变成了可给分的依据。本组流程、方程式与数据均为原创自编仿真内容。