Question

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 下表列出了相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L^-1計算)。

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3＋	1. 1	3. 2
Al3＋	3. 0	5. 0
Fe2＋	5. 8	8. 8

 
（1）制備FeCO₃時，選用的加料方式是      (填字母)，原因是     。
a．將FeSO₄溶液與Na₂CO₃溶液同時加入到反應(yīng)容器中
b．將FeSO₄溶液緩慢加入到盛有Na₂CO₃溶液的反應(yīng)容器中
c．將Na₂CO₃溶液緩慢加入到盛有FeSO₄溶液的反應(yīng)容器中
（2）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                   。
（3）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            。
（4）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               。
（5）某研究性學(xué)習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)：向一定量燒渣中加入足量的稀硫酸充分反應(yīng)，         ，得到FeSO₄溶液，            ，得到FeSO₄·7H₂O 晶體。

Answer 1

（1）c  避免生成Fe(OH)₂沉淀
（2）取最后一次的洗滌濾液1~2 mL 于試管中，向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈。
（3）①防止+2價的鐵元素被氧化 ②加入適量檸檬酸讓鐵粉反應(yīng)完全
（4）降低檸檬酸亞鐵在水中的溶解量，有利于晶體析出
（5）“(過濾，)向反應(yīng)液中加入足量的鐵粉，充分攪拌后，滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH約為5，過濾”或“過濾，向濾液中滴加過量的NaOH溶液，過濾，充分洗滌固體，向固體中加入足量稀硫酸至固體完全溶解，再加入足量的鐵粉，充分攪拌后，過濾”(滴加稀硫酸酸化，)加熱濃縮得到60℃飽和溶液，冷卻至0℃結(jié)晶，過濾，少量冰水洗滌，低溫干燥

解析（1）利用Na₂CO₃溶液和FeSO₄溶液反應(yīng)制備FeCO₃，由于Na₂CO₃溶液堿性很強，可能會生成Fe(OH)₂沉淀，為避免生成Fe(OH)₂沉淀，應(yīng)將Na₂CO₃溶液緩慢加入到盛有FeSO₄溶液的反應(yīng)容器中，c正確。
（2）判斷沉淀是否洗凈的方法：取最后一次洗滌的濾液，檢測濾液中是否存在未洗滌干凈的雜質(zhì)。首先要弄清沉淀上的雜質(zhì)是什么，然后再去檢測里面的離子。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SO₄^2-，即該題便轉(zhuǎn)化成SO₄^2-的檢驗。具體操作為：取最后一次的洗滌濾液1~2 mL 于試管中，向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈。
（3）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。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)。
（4）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。
（5）由硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃ )制備FeSO₄·7H₂O晶體，要弄清楚流程中每一步的原理和注意事項。向燒渣中加入足量的稀硫酸，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃均會與硫酸反應(yīng)，分別生成Fe₂(SO₄)₂和Al₂(SO₄)₂，SiO₂不反應(yīng)，先過濾把SiO₂除去，然后向濾液中加入足量的鐵粉，將Fe³⁺轉(zhuǎn)化成Fe²⁺，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。
注：第一空，得到得到FeSO₄溶液之前，除了上述這種步驟，也可以是：先除去Al³⁺，然后將Fe³⁺轉(zhuǎn)化成Fe²⁺。具體操作是先過濾把SiO₂除去，然后向濾液中加入過量的NaOH溶液，此時Al³⁺轉(zhuǎn)化成AlO₂^-，而Fe³⁺則生成Fe(OH)₃沉淀，過濾后，充分洗滌沉淀，取下固體，向固體中滴加足量的稀硫酸至固體完全溶解，此時Fe(OH)₃轉(zhuǎn)化成Fe₂(SO₄)₂，再加入足量鐵粉，充分反應(yīng)，過濾，即得到FeSO₄溶液。上述兩種不同的步驟，第一種緊貼教材，合乎學(xué)生的正常思維更容易想到。
【考點定位】考察學(xué)生在新情境下物質(zhì)的制備實驗中基本的實驗技能和對教材相關(guān)實驗的理解的遷移能力。中檔題難度偏大。