Question

17．實驗室以綠礬（FeSO₄•7H₂O）為鐵源制備補鐵劑甘氨酸亞鐵[（NH₂ CH₂COO）₂ Fe〕．有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)：

甘氨酸（NH2CH2COOH）	檸檬酸	甘氨酸亞鐵
易溶于水，微溶于乙醇、兩性化合物	易溶于水和乙醇，有強酸性和還原性	易溶于水，難溶于乙醇

實驗過程：
I．制備FeCO₃：將0.10mol綠礬溶于水中，加入少量鐵粉，邊攪拌邊緩慢加入1.1mol•L^-1NH₄HCO₃溶液200mL．反應(yīng)結(jié)束后過濾并洗滌沉淀．
II．制備（NH₂ CH₂ COO） ₂Fe：實驗裝置如圖（夾持和加熱儀器已省略），利用A中反應(yīng)將C中空氣排凈，再將上述沉淀和含0.20mol甘氨酸的水溶液混合后加入C中，滴入檸檬酸并加熱．反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾液蒸發(fā)濃縮，加入乙醇，過濾、干燥得到產(chǎn)品．

回答下列問題：
（1）實驗I中：鐵粉的作用是防止二價鐵被氧化；生成沉淀的離子方程式為Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（2）實驗II中：
①裝置B中試劑為飽和NaHCO₃溶液．
②當(dāng)C中空氣排凈后，應(yīng)停止滴加鹽酸，打開止水夾b，關(guān)閉止水夾a
③裝置D中Ca（OH）₂的作用是判斷裝置中控器是否排盡．
④檸檬酸可調(diào)節(jié)pH，體系pH與產(chǎn)率的關(guān)系如表：

實驗	1	2	3	4	5	6	7	8
體系pH	4.0	4.5	5.0	5.5	6.0	6.5	7.0	7.5
產(chǎn)率/%	65.74	74.96	78.78	83.13	85.57	72.98	62.31	5686．

pH過低使產(chǎn)率下降的原因是H⁺會與NH₂CH₂COOH反應(yīng)；檸檬酸的作用還有bc（填序號）．
a．作反應(yīng)終點指示劑　b．防止二價鐵被氧化　c．促進FeCO₃溶解　d．作催化劑
⑤乙醇的作用是降低甘氨酸亞鐵在水中的溶解度，提高產(chǎn)率和純度．
⑥若產(chǎn)品的質(zhì)量為m g，則產(chǎn)率為$\frac{m}{20.4}$×100%．
（3）設(shè)計實驗方案測定產(chǎn)品中二價鐵含量（不必描述操作過程的細(xì)節(jié)）：稱取一定質(zhì)量的產(chǎn)品溶于水中，加入適量H₂SO₄酸化，用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，記錄消耗的體積，重復(fù)實驗2-3次．
（已知產(chǎn)品中存在少量三價鐵，且僅二價鐵可以在酸性條件下被KMnO₄、NaC1O或H₂ O₂定量快速氧化．）

Answer 1

分析 （1）二價鐵具有較強的還原性，在制備碳酸亞鐵的過程中，要防止二價鐵被氧化，二價鐵離子與碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸鐵沉淀；
（2）①防止揮發(fā)的HCl干擾后面的實驗，故需除去，可選用飽和NaHCO₃溶液；
②當(dāng)C中空氣排凈后，應(yīng)停止滴加鹽酸，制備產(chǎn)物，故硬關(guān)閉止水夾b，打開止水夾a；
③裝置D中Ca（OH）₂的作用是判斷裝置中控器是否排盡；
④pH過低使產(chǎn)率下降的原因是H⁺會與NH₂CH₂COOH中的氨基反應(yīng)，檸檬酸有強酸性和還原性，作用還有促進FeCO₃溶解，防止二價鐵被氧化；
⑤由于甘氨酸亞鐵易溶于水，難溶于乙醇，故乙醇的作用是降低甘氨酸亞鐵在水中的溶解度，提高產(chǎn)率和純度；  
⑥根據(jù)原子守恒，綠礬中的鐵元素為0.10mol，過程中NH₄HCO₃溶液過量，故根據(jù)鐵原子守恒計算，產(chǎn)率=$\frac{實際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}×100%$；
（3）測定產(chǎn)品中二價鐵含量，稱取一定質(zhì)量的產(chǎn)品溶于水中，加入適量H₂SO₄酸化，用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，記錄消耗的體積，重復(fù)實驗2-3次，可根據(jù)消耗的高錳酸鉀的量計算二價鐵的量．

解答 解：（1）二價鐵具有較強的還原性，在制備碳酸亞鐵的過程中，為了防止二價鐵被氧化，需加入少量鐵粉，綠礬的水溶液與NH₄HCO₃溶液反應(yīng)的方程式為 Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O，故答案為：防止二價鐵被氧化；Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（2）①由于稀鹽酸與石灰質(zhì)制備二氧化碳的過程中，HCl有揮發(fā)性，為了避免揮發(fā)出的HCl干擾后續(xù)試驗，故需除去，可選用飽和NaHCO₃溶液，故答案為：飽和NaHCO₃溶液；
②當(dāng)C中空氣排凈后，應(yīng)停止滴加鹽酸，制備產(chǎn)物，此過程不需要二氧化碳，需要控制左側(cè)的物質(zhì)不能進入右側(cè)的反應(yīng)裝置，故硬關(guān)閉止水夾b，打開止水夾a，故答案為：b；a；
③裝置D中Ca（OH）₂的作用是判斷裝置中控器是否排盡，若產(chǎn)生沉淀則需要繼續(xù)除空氣，以免對實驗造成干擾，故答案為：判斷裝置中控器是否排盡；
④pH過低使產(chǎn)率下降的原因是H⁺會與NH₂CH₂COOH中的氨基反應(yīng)，檸檬酸有強酸性和還原性，作用還有促進FeCO₃溶解，防止二價鐵被氧化，故答案為：H⁺會與NH₂CH₂COOH反應(yīng)；bc；
⑤由于甘氨酸亞鐵易溶于水，難溶于乙醇，故乙醇的作用是降低甘氨酸亞鐵在水中的溶解度，提高產(chǎn)率和純度，故答案為：降低甘氨酸亞鐵在水中的溶解度，提高產(chǎn)率和純度；  
⑥根據(jù)原子守恒，綠礬中的鐵元素為0.10mol，過程中NH₄HCO₃溶液過量，故根據(jù)鐵原子守恒知理論上產(chǎn)生[（NH₂ CH₂COO）₂ Fe0.10mol，其質(zhì)量為20.4g，故產(chǎn)率=$\frac{實際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}×100%$=$\frac{m}{20.4}×100%$，故答案為：$\frac{m}{20.4}×100%$；
（3）測定產(chǎn)品中二價鐵含量，稱取一定質(zhì)量的產(chǎn)品溶于水中，加入適量H₂SO₄酸化，用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，記錄消耗的體積，重復(fù)實驗2-3次，可根據(jù)消耗的高錳酸鉀的量計算二價鐵的量，故答案為：稱取一定質(zhì)量的產(chǎn)品溶于水中，加入適量H₂SO₄酸化，用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，記錄消耗的體積，重復(fù)實驗2-3次．

點評 本題考查實驗制備方案，涉及化學(xué)反應(yīng)基本原理、對操作的分析評價、物質(zhì)分離提純、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用等，明確原理是解題關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．