Question

5．碳酸亞鐵（FeCO₃）是一種重要的工業(yè)鹽．某學(xué)習(xí)小組對用FeSO₄制備FeCO₃
資料顯示：FeCO₃：白色結(jié)晶，難溶于水；干燥品在空氣中穩(wěn)定，濕品暴露在空氣中緩慢氧化生成紅棕色的水合氧化鐵FeO（OH．
（1）實驗探究Ⅰ

實 驗 Ⅰ	操作	現(xiàn)象
		1、混合后出現(xiàn)白色絮狀沉淀，振蕩，部分沉淀呈灰綠色，無氣泡產(chǎn)生 2、放置5-8分鐘，灰綠色沉淀逐漸增多，最終變成紅褐色

①生成FeCO₃離子方程式：Fe²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓．
②反應(yīng)過程中可能生成Fe（OH）₂的依據(jù)是白色絮狀變成灰綠色，最后變成紅褐色．
③取沉淀離心、充分洗滌，加足量稀硫酸，沉淀溶解且有氣泡產(chǎn)生，證明白色沉淀中含有CO₃^2-；此時溶液中存在的金屬陽離子有Fe³⁺、Fe²⁺．
（2）實驗探究Ⅱ

實驗Ⅱ	操作	現(xiàn)象
		1、混合后，試管中出現(xiàn)白色顆粒狀渾濁，片刻后有大量氣泡產(chǎn)生   2、振蕩，粘附在試管內(nèi)壁的白色顆粒狀渾濁變紅棕色，且越來越多；20分鐘后，白色渾濁明顯沉降

①經(jīng)檢驗，試管中白色顆粒狀渾濁是FeCO₃，請結(jié)合化學(xué)用語從平衡角度解釋產(chǎn)生大量氣泡的原因NaHCO₃中存在電離平衡：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，加FeSO₄，F(xiàn)e²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓；平衡右移，H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O．
②分析現(xiàn)象認(rèn)為：實驗Ⅱ所得固體中FeCO₃的含量比實驗Ⅰ多．支持該結(jié)論的操作及現(xiàn)象如下：分別兩種沉淀離心過濾、洗滌、干燥后稱取等質(zhì)量的兩種固體，加足量稀硫酸沉淀均溶解，實驗Ⅱ中產(chǎn)生的氣體比實驗Ⅰ中產(chǎn)生的氣體多則結(jié)論成立．
（3）實驗探究Ⅲ

實驗Ⅱ	操作	現(xiàn)象
		1、混合后，試管中出現(xiàn)白色顆粒狀渾濁，片刻后有大量氣泡產(chǎn)生   2、一段時間后將帶有氣球（排盡空氣）的膠塞塞緊試管，振蕩后放置5小時，氣球膨脹，試管中沉淀物始終保持白色

實驗改進(jìn)的意圖是反應(yīng)放出CO₂，給反應(yīng)創(chuàng)設(shè)無O₂的環(huán)境．
（4）綜合以上實驗，下列說法正確的是ad
a．用NaHCO₃制得FeCO₃純度高的原因之一是因為NaHCO₃溶液堿性弱
b．用1L 1.0mol/L NaHCO₃與足量FeSO₄溶液反應(yīng)理論上可制備116g FeCO₃
c．濕品FeCO₃在空氣中緩慢氧化的方程式為 4FeCO₃+O₂+6H₂O=4Fe（OH）₃+4CO₂
d．工業(yè)上用NH₄HCO₃和FeSO₄反應(yīng)可制備純度更高的FeCO₃．

Answer 1

分析 （1）①亞鐵離子與碳酸根離子生成FeCO₃；
②硫酸亞鐵與碳酸鈉混合有白色絮狀沉淀產(chǎn)生，沉淀變成灰綠色，最后變成紅褐色，可能為氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵；
③反應(yīng)未隔絕空氣，部分亞鐵離子被氧化；
（2）①NaHCO₃中存在電離平衡：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，加FeSO₄，影響該平衡，據(jù)此分析；
②FeCO₃與稀硫酸反應(yīng)有二氧化碳生成，比較產(chǎn)生氣體的多少可知的FeCO₃含量相對大��；
（3）為防止生成FeCO₃暴露在空氣中緩慢氧化生成紅棕色的水合氧化鐵，排除裝置的空氣；
（4）a．由實驗I可知碳酸鈉制備的FeCO₃純度低，NaHCO₃溶液堿性弱，制得FeCO₃純度高；
b．用1L 1.0mol/L NaHCO₃與足量FeSO₄溶液反應(yīng)有二氧化碳生成，理論上可制備FeCO₃少于116g；
c．濕品FeCO₃在空氣中緩慢氧化生成水合氧化鐵FeO（OH），方程式為 4FeCO₃+O₂+2H₂O=4FeO（OH）+4CO₂；
d．工業(yè)上用NH₄HCO₃和FeSO₄反應(yīng)可制備純度更高的FeCO₃．

解答 解：（1）①亞鐵離子與碳酸根離子生成FeCO₃，離子方程式為：Fe²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓；
故答案為：Fe²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓；
②硫酸亞鐵與碳酸鈉混合有白色絮狀沉淀產(chǎn)生，沉淀變成灰綠色，最后變成紅褐色，可能為氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵；
故答案為：白色絮狀變成灰綠色，最后變成紅褐色；
③反應(yīng)未隔絕空氣，部分亞鐵離子被氧化，生成鐵離子，故金屬陽離子有Fe³⁺、Fe²⁺；
故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺；
（2）①NaHCO₃中存在電離平衡：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，加FeSO₄，F(xiàn)e²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓；平衡右移，H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O，故產(chǎn)生大量氣泡；
故答案為：NaHCO₃中存在電離平衡：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，加FeSO₄，F(xiàn)e²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓；平衡右移，H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O；
②FeCO₃與稀硫酸反應(yīng)有二氧化碳生成，比較產(chǎn)生氣體的多少可知的FeCO₃含量相對大小，則分別兩種沉淀離心過濾、洗滌、干燥后稱取等質(zhì)量的兩種固體，加足量稀硫酸沉淀均溶解，實驗Ⅱ中產(chǎn)生的氣體比實驗Ⅰ中產(chǎn)生的氣體多，說明實驗Ⅱ所得固體中FeCO₃的含量比實驗Ⅰ多；
故答案為：加足量稀硫酸沉淀均溶解，實驗Ⅱ中產(chǎn)生的氣體比實驗Ⅰ中產(chǎn)生的氣體多；
（3）由題可知：濕潤的FeCO₃暴露在空氣中緩慢氧化生成紅棕色的水合氧化鐵，故實驗III利用反應(yīng)放出CO₂，給反應(yīng)創(chuàng)設(shè)無O₂的環(huán)境；
故答案為：反應(yīng)放出CO₂，給反應(yīng)創(chuàng)設(shè)無O₂的環(huán)境；
（4）a．由實驗I可知碳酸鈉制備的FeCO₃純度低，NaHCO₃溶液堿性弱，制得FeCO₃純度高，故正確；
b．用1L 1.0mol/L NaHCO₃與足量FeSO₄溶液反應(yīng)有二氧化碳生成，理論上可制備FeCO₃少于116g，故錯誤；
c．濕品FeCO₃在空氣中緩慢氧化生成水合氧化鐵FeO（OH），方程式為 4FeCO₃+O₂+2H₂O=4FeO（OH）+4CO₂，故錯誤；
d．工業(yè)上用NH₄HCO₃和FeSO₄反應(yīng)可制備純度更高的FeCO₃，故正確；
故答案為：ad．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案設(shè)計，題目難度中等，側(cè)重考查學(xué)生的分析、判斷及實驗操作能力，明確實驗原理及物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，要利用物質(zhì)性質(zhì)的區(qū)別方案，抓住題目信息分析實驗時關(guān)鍵．