Question

柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾(FeSO4·7H2O)通过下列反应制备：

FeSO4＋Na2CO3=FeCO3＋Na2SO4

FeCO3＋C6H8O7=FeC6H6O7＋CO2＋H2O

下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算)。

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3＋	1.1	3.2
Al3＋	3.0	5.0
Fe2＋	5.8	8.8

 

(1)制备FeCO3时，选用的加料方式是________(填字母)，原因是_________________________________

a．将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中

b．将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中

c．将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中

(2)生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是_______________________________。

(3)将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80℃下搅拌反应。

①铁粉的作用是_____________________。

②反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是________________________________。

(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是__________________。

 

(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液)：向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，________，得到FeSO4溶液，________，得到FeSO4·7H2O晶体。

 

Answer 1

(1)c　避免生成Fe(OH)2沉淀　(2)取最后一次的洗涤滤液1～2 mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净　(3)①防止＋2价的铁元素被氧化　②加入适量柠檬酸让铁粉反应完全　(4)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于晶体析出　(5)“(过滤，)向反应液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤”或“过滤，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤”　(滴加稀硫酸酸化，)加热浓缩得到60℃饱和溶液，冷却至0℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥

【解析】根据题干信息以及FeCO3、Fe2O3、FeSO4的性质解决问题。

(1)根据相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH可知，制备FeCO3时要注意控制溶液的pH。所以需要将Na2CO3缓慢加入到FeSO4溶液中，防止Fe(OH)2的生成。

(2) FeCO3表面吸附SO42—、Na＋等杂质离子，检验洗涤是否完全时，可检验SO42—是否存在。方法是取最后一次的洗涤液1～2 mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。

(3)Fe2＋易被氧化，加入铁粉的目的是防止Fe2＋被氧化。除去剩余的铁粉时，为了不引入杂质，可加入适量柠檬酸与铁粉反应。(4)柠檬酸亚铁在乙醇中的溶解度小，加入无水乙醇，有利于晶体的析出。(5)烧渣中加入稀H2SO4后要通过过滤除去SiO2，此时溶液中溶质主要是Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3。此时需要加入Fe粉，将Fe3＋转化为Fe2＋，然后加NaOH调pH到5.0除去Al3＋。或过滤，除去SiO2后，向滤液中加入过量的NaOH溶液，过滤，得到Fe(OH)3，洗涤沉淀，加入足量的稀硫酸至沉淀溶解完全，再加入足量的铁粉，得到FeSO4。过滤后，将滤液在60℃时浓缩，冷却即可。

点拨：知识：物质的制备、除杂、净化等实验操作。能力：考查基础知识的同时，也考查了学生读图、识表的综合能力。试题难度：中等。