Question

【题目】碳酸盐在无机试剂制备中应用广泛。某研究小组用如下两种方法制备FeCO3。已知： FeCO3 是白色固体，难溶于水。

I．研究小组用炼铁厂的铁矾渣制备FeCO3，铁矾渣主要含有K2Fe6(SO4)4(OH)12、ZnO、Fe2O3及少量的CaO、MgO、 SiO2 等。

（1）试剂1是过量的_______，滤渣 2的成分是__________ (写化学式)；

（2）“沉铁”发生反应的离子方程式是____________；

（3）沉铁后的滤液经“操作a”，再经过“过滤、 洗涤、干燥”得到皓矾(ZnSO4·7H2O)，“操作a”是__，取28.70g皓矾(ZnSO4·7H2O)加热，剩余固体的质量变化如图，100°C时所得固体的化学式____。

II．研究小组又采用如下装置制取FeCO3 (C后及夹持装置略)。操作的关键是向Na2CO3溶液(pH=12.11)通入一段时间CO2至溶液pH为7，再滴加一定量FeSO4溶液，产生白色沉淀。

（1）画出装置B______________，B中所用试剂为______________；

（2）先向1mol/L Na2CO3溶液中通入CO2的目的是_________________________；

（3）FeCO3溶于乳酸[CH3CH(OH)COOH]能制得可溶性乳酸亚铁补血剂，该实验小组用KMnO4测定补血剂中亚铁含量进而计算乳酸亚铁的质量分数，发现乳酸亚铁的质量分数总是大于100%，其原因是_______________(不考虑操作不当引起的误差)。

Answer 1

【答案】H2SO4 MgF2、CaF2、Fe Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O 蒸发浓缩、冷却结晶 ZnSO4H2O 饱和NaHCO3溶液 排除装置中的空气，降低溶液中OH-的浓度，防止生成Fe(OH)2 乳酸根中的羟基被KMnO4氧化，也消耗了KMnO4

【解析】

I．用过量的稀硫酸溶解铁矾渣(主要含有K2Fe6(SO4)4(OH)12、ZnO、Fe2O3及少量的CaO、MgO、 SiO2 等)，SiO2不溶，过滤得到的滤渣I主要是SiO2，滤液为含有K+、Fe3+、Zn2+、Ca2+、Mg2+的酸性溶液，加入铁粉，发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，Fe+2H+=Fe2++H2↑，再加入NH4F使Ca2+、Mg2+离子沉淀，过滤，滤渣II含有过量的铁粉、CaF2、MgF2，滤液主要含有Fe2+、Zn2+，再加入NH4HCO3沉淀Fe2+，生成FeCO3和CO2气体，得到的滤液经蒸发浓缩、冷却结晶，再经过过滤、 洗涤、干燥，得到皓矾(ZnSO47H2O) ，据此分析解答；

II．(1)装置A反应制得的CO2气体中含有氯化氢气体，影响后续制取实验，据此分析；

(2)碳酸钠溶液碱性强，溶液中c(OH-)大，就会出现生成氢氧化亚铁与制备的FeCO3成为竞争反应，而导致制备的FeCO3纯度低，NaHCO3溶液碱性弱，制得FeCO3纯度高；

(3)根据乳酸[CH3CH(OH)COOH]的结构简式，乳酸中醇羟基，具有醇的性质，可与高锰酸钾溶液反应，据此分析。

I．(1)根据分析，试剂1是过量的硫酸(H2SO4)，滤渣2的成分是铁粉(Fe)、CaF2、MgF2；

(2)“沉铁”发生反应的离子方程式是Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O；

(3)沉铁后的滤液经“操作a”，再经过“过滤、 洗涤、干燥”得到皓矾(ZnSO4·7H2O)，结合分析，“操作a”是蒸发浓缩、冷却结晶；

皓矾(ZnSO47H2O)受热易分解，在不同的温度下分解可生成ZnSO4H2O或ZnSO4或ZnO，产物不同；28.70g皓矾的物质的量为：n((ZnSO47H2O)==0.1mol，不论分解产物是什么，根据锌元素守恒，物质的量为0.1mol，因此生成0.1molZnSO4H2O的质量=0.1mol ×179g/mol=17.90g；生成0.1molZnSO4的质量=0.1mol ×161g/mol=16.10g；生成0.1molZnO的质量=0.1mol ×81g/mol=8.10g；根据上述100°C时所得固体A的质量为17.90g，生成的固体为ZnSO4H2O；

II．(1)装置A反应制得的CO2气体中含有氯化氢气体，影响后续制取实验，通入C装置前应先进行洗气除杂，一般选用饱和碳酸氢钠，洗气时，气体应长进短出，装置图为；

(2)装置中含有空气，空气中的氧气可以将亚铁离子氧化为铁离子， CO2可将装置中的氧气排除，防止亚铁离子氧化；同时碳酸钠溶液碱性强，溶液中c(OH)大，就会出现生成氢氧化亚铁与制备的FeCO3成为竞争反应，而导致制备的FeCO3纯度低，NaHCO3溶液碱性弱，制得FeCO3纯度高，则先向1mol/L Na2CO3溶液中通入CO2的目的是排除装置中的空气，降低溶液中OH-的浓度，防止生成Fe(OH)2；

(3)乳酸中含有醇羟基，具有醇的性质，能被高锰酸鉀溶液氧化导致消耗高锰酸钾的增大，而计算中按亚铁离子被氧化，故计算所得乳酸亚铁的质量偏大，产品中乳酸亚铁的质量分数会大于100%。