Question

2．磷酸亞鐵[Fe₃（PO₄）₂•8H₂O]是一種白藍(lán)色單斜晶體，溶于稀強(qiáng)酸溶液，不溶于水、醋酸、醇．主要用于制造磷酸鐵鋰電池材料．實(shí)驗(yàn)室制備磷酸亞鐵的裝置示意圖如下：

主要反應(yīng)為：3FeSO₄+2Na₂HPO₄+2CH₃COONa+8H₂O=Fe₃（PO₄）₂•8H₂O↓+3Na₂SO₄+2CH₃COOH
實(shí)驗(yàn)步驟：①在儀器a中先加入抗壞血酸（C₆H₈O₆）稀溶液作底液；②向燒瓶中滴入足量Na₂HPO₄與CH₃COONa混合溶液至pH=4；③再滴入含15.2gFeSO₄的溶液，最終維持pH=6，靜置；④進(jìn)行操作b，干燥得到磷酸亞鐵粗產(chǎn)品12.8g．
回答下列問題：
（1）儀器a的名稱是三頸燒瓶．
（2）實(shí)驗(yàn)中由原料配制溶液時(shí)，蒸餾水事先要進(jìn)行的處理方法是煮沸除去溶液中的溶解的氧氣
（3）實(shí)驗(yàn)不是將三種溶液直接混合的原因是避免生成Fe（OH）₂沉淀，制備時(shí)需不斷攪拌，其目的是使反應(yīng)物充分接觸，避免生成Fe（OH）₂沉淀
（4）步驟④進(jìn)行的操作b是過濾、洗滌
（5）檢驗(yàn)磷酸亞鐵粗產(chǎn)品中是否有Fe（OH）₃雜質(zhì)的方法是取少量固體溶于適量鹽酸，然后滴入KSCN溶液，溶液變紅色，說明含有Fe（OH）₃雜質(zhì)，否則不含
（6）本次實(shí)驗(yàn)的磷酸亞鐵產(chǎn)率是76.5%（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）儀器a為三頸燒瓶；
（2）配制溶液時(shí)加熱抗壞血酸，防止Fe²⁺離子被氧化，蒸餾水事先要煮沸除去溶液中的溶解的氧氣；
（2）①分別加入藥品，混合溶液至pH=4時(shí)，再加入FeSO₄溶液，防止生成Fe（OH）₂沉淀；
②制備時(shí)需不斷攪拌，使反應(yīng)物充分接觸，也會(huì)防止生成Fe（OH）₂沉淀；
（3）生成的Fe₃（PO₄）₂•8H₂O 固體混有雜質(zhì)SO₄^2-離子，通過檢驗(yàn)SO₄^2-，判斷沉淀洗滌干凈與否；
（4）步驟是分離不溶的固體與液體得到磷酸亞鐵粗產(chǎn)品，需要采取過濾、洗滌等；
（5）用鹽酸溶解，再用KSCN溶液檢驗(yàn)Fe³⁺；
（6）根據(jù)Fe原子守恒計(jì)算Fe₃（PO₄）₂•8H₂O的理論產(chǎn)量，進(jìn)而計(jì)算產(chǎn)率．

解答 解：（1）由儀器結(jié)構(gòu)特征，可知儀器a為三頸燒瓶，
故答案為：三頸燒瓶；
（2）Fe²⁺具有強(qiáng)還原性，配制溶液時(shí)加熱抗壞血酸，防止Fe²⁺離子被氧化，蒸餾水事先要煮沸、冷卻，可以除去溶液中的溶解的氧氣，避免氧化Fe²⁺；
故答案為：煮沸除去溶液中的溶解的氧氣；
（3）Na₂HPO₄與CH₃COONa混合溶液呈堿性，直接混合容易產(chǎn)生成Fe（OH）₂沉淀，實(shí)驗(yàn)時(shí)三種溶液分別加入，混合溶液至pH=4時(shí)，再加入FeSO₄溶液，防止生成Fe（OH）₂沉淀；
制備時(shí)需不斷攪拌，使反應(yīng)物充分接觸，也會(huì)防止生成Fe（OH）₂沉淀；
故答案為：避免生成Fe（OH）₂沉淀；使反應(yīng)物充分接觸，避免生成Fe（OH）₂沉淀；
（4）步驟是分離不溶的固體與液體得到磷酸亞鐵粗產(chǎn)品，需要采取過濾、洗滌等，
故答案為：過濾、洗滌；
（5）檢驗(yàn)磷酸亞鐵粗產(chǎn)品中是否有Fe（OH）₃雜質(zhì)的方法是：取少量固體溶于適量鹽酸，然后滴入KSCN溶液，溶液變紅色，說明含有Fe（OH）₃雜質(zhì)，否則不含，
故答案為：取少量固體溶于適量鹽酸，然后滴入KSCN溶液，溶液變紅色，說明含有Fe（OH）₃雜質(zhì)，否則不含；
（6）15.2gFeSO₄的物質(zhì)的量為$\frac{15.2g}{152g/mol}$=0.1mol，根據(jù)Fe元素守恒，理論上得到Fe₃（PO₄）₂•8H₂O的質(zhì)量為0.1mol×$\frac{1}{3}$×502g/mol=16.73g，磷酸亞鐵產(chǎn)率是$\frac{12.8g}{16.73g}$×100%=76.5%，
故答案為：76.5%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案，涉及對(duì)儀器識(shí)別、物質(zhì)的分離提純、對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)率計(jì)算等，較好的考查學(xué)生信息獲取與知識(shí)遷移運(yùn)用能力，題目難度中等．