Question

【題目】檸檬酸亞鐵(FeC6H6O7)是一種易吸收的高效鐵制劑，可由綠礬(FeSO4·7H2O)通過下列反應(yīng)制備：FeSO4+Na2CO3===FeCO3↓+Na2SO4 FeCO3 +C6H8O7=FeC6H6O7+CO2↑+H2O

（1）生成的FeCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌，檢驗洗滌是否完全的方法是____________________。

（2）將制得的FeCO3加入到足量檸檬酸溶液中，再加入少量鐵粉，80℃下攪拌反應(yīng)。

①鐵粉的作用是_________________。

②反應(yīng)結(jié)束后，無需過濾，除去過量鐵粉的方法是_____________。

（3）最后溶液經(jīng)濃縮、加入適量無水乙醇、靜置、過濾、洗滌、干燥，獲得檸檬酸亞鐵晶體。分離過程中加入無水乙醇的目的是________________。

（4）某研究性學(xué)習(xí)小組欲從硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3 ) 出發(fā)，先制備綠礬，再合成檸檬酸亞鐵。請結(jié)合下圖的綠礬溶解度曲線，補充完整由硫鐵礦燒渣制備FeSO4·7H2O晶體的實驗步驟(可選用的試劑：鐵粉、稀硫酸和NaOH溶液)：

①向一定量燒渣中加入足量的稀硫酸充分反應(yīng)，過濾

②向濾液中滴加過量的NaOH溶液，過濾，充分洗滌固體

③向固體中加入足量稀硫酸至固體完全溶解

④再加入足量的鐵粉，充分?jǐn)嚢韬�，過濾得到FeSO4 溶液

⑤_______________________________________________，得到FeSO4·7H2O 晶體。

（5）取25.00g檸檬酸亞鐵晶體（摩爾質(zhì)量為246g/mol），配成100mL溶液，取20.00mL至錐形瓶中，另取0.2000mol.L-1的酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液裝入酸式滴定管中，用氧化還原法測定檸檬酸亞鐵晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，雜質(zhì)不與酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液反應(yīng)，經(jīng)4次滴定，每次消耗KMnO4溶液的體積如下：

實驗序號	1	2	3	4
消耗KMnO4溶液體積	20.00mL	19.98mL	21.38mL	20.02mL

滴定終點時現(xiàn)象為：__________________________________檸檬酸亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)________________

Answer 1

【答案】 取最后一次洗滌液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈 防止+2的鐵元素被氧化 加入適量檸檬酸，讓鐵粉反應(yīng)完全 降低檸檬酸亞鐵在水中的溶解量，有利于晶體析出 加熱濃縮得到60℃飽和溶液，冷卻至0℃結(jié)晶，過濾 用少量冰水洗滌，低溫干燥 錐形瓶內(nèi)溶液顏色變?yōu)樽仙�，且半分鐘�?nèi)不恢復(fù)原來顏色 98.40%

【解析】（1）本題中FeCO3的制備是用Na2CO3溶液和FeSO4溶液的反應(yīng)，因而沉淀表面可能會有Na2SO4雜質(zhì)，因而應(yīng)該檢驗最后一次洗滌濾液中是否含有SO42-，即該題便轉(zhuǎn)化成SO42-的檢驗。

（2）①因+2的Fe元素易被空氣中的氧氣氧化，制備檸檬酸亞鐵過程中應(yīng)盡量避免與氧氣接觸。

②除去過量的鐵粉可直接加入適量的檸檬酸，反應(yīng)也生成了需要的產(chǎn)品檸檬酸亞鐵，不會引入雜質(zhì)。

（3）加入無水乙醇，可以降低檸檬酸亞鐵的溶解度，從而獲得更多的產(chǎn)品。

（4）根據(jù)金屬離子沉淀的pH值，然后通過滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至5.0把Al3+除去，過濾，即得到FeSO4溶液，再根據(jù)綠礬溶解度曲線，進行分析解答。

（5）當(dāng)酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液與亞鐵離子反應(yīng)結(jié)束后，錐形瓶內(nèi)溶液顏色變?yōu)樽仙�，且半分鐘�?nèi)不恢復(fù)原來顏色，達到滴定終點；根據(jù)反應(yīng)關(guān)系Fe2+→Fe3+,MnO4-→Mn2+可知，根據(jù)電子守恒規(guī)律：5Fe2+---MnO4-，計算出檸檬酸亞鐵晶體的質(zhì)量，最后計算檸檬酸亞鐵晶體的純度。

（1）本題中FeCO3的制備是用Na2CO3溶液和FeSO4溶液的反應(yīng)，因而沉淀表面可能會有Na2SO4雜質(zhì)，因而應(yīng)該檢驗最后一次洗滌濾液中是否含有SO42-，即該題便轉(zhuǎn)化成SO42-的檢驗；具體操作如下：取最后一次洗滌液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈；正確答案：取最后一次洗滌液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈。

（2）①因+2的Fe元素易被空氣中的氧氣氧化，制備檸檬酸亞鐵過程中應(yīng)盡量避免與氧氣接觸；加入鐵粉的目的就是與檸檬酸反應(yīng)產(chǎn)生H2，形成一個無氧的環(huán)境；正確答案：防止+2價的鐵元素被氧化。

②除去過量的鐵粉可直接加入適量的檸檬酸，反應(yīng)也生成了需要的產(chǎn)品檸檬酸亞鐵，不會引入雜質(zhì)。正確答案：加入適量檸檬酸讓鐵粉反應(yīng)完全。

（3）最后的溶液經(jīng)濃縮形成檸檬酸亞鐵的飽和溶液，要得到盡可能多的檸檬酸亞鐵晶體，可加入無水乙醇，可以降低檸檬酸亞鐵的溶解度，從而獲得更多的產(chǎn)品；正確答案：降低檸檬酸亞鐵在水中的溶解量，有利于晶體析出。

（4）⑤根據(jù)金屬離子沉淀的pH值，然后通過滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至5.0把Al3+除去，過濾，即得到FeSO4溶液，再根據(jù)綠礬溶解度曲線，60℃時綠礬的溶解度最大，可加熱濃縮到60℃的飽和溶液，然后放在冰水中冷卻，冷卻結(jié)晶至0℃，此時析出的晶體是最多的，之后過濾，洗滌，低溫烘干，所以操作a為加熱到60℃濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，用少量冰水洗滌，低溫干燥；正確答案：加熱濃縮得到60℃飽和溶液，冷卻至0℃結(jié)晶，過濾，用少量冰水洗滌，低溫干燥 。

（5）酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定檸檬酸亞鐵晶體，發(fā)生反應(yīng)紫色溶液褪去，當(dāng)錐形瓶內(nèi)溶液顏色變?yōu)樽仙�，且半分鐘�?nèi)不恢復(fù)原來顏色，達到滴定終點；根據(jù)反應(yīng)關(guān)系Fe2+→Fe3+,MnO4-→Mn2+可知，根據(jù)電子守恒規(guī)律：5Fe2+---MnO4-，由于第3次數(shù)據(jù)誤差較大，不能用；根據(jù)1，2,4三組數(shù)據(jù)可知，消耗KMnO4溶液體積為20 mL，所以消耗MnO4-的量為0.2×20×10-3=4×10-3mol，則消耗的亞鐵離子的量為5×4×10-3mol,則檸檬酸亞鐵晶體的量為5×4×10-3mol×100/20=0.1 mol，檸檬酸亞鐵晶體的質(zhì)量為0.1×246=24.6g，檸檬酸亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)24.6/25×100%=98.40%；正確答案：錐形瓶內(nèi)溶液顏色變?yōu)樽仙�，且半分鐘�?nèi)不恢復(fù)原來顏色；98.40%。