Question

5．乳酸亞鐵（[CH₃CH（OH）COO]₂Fe•3H₂O，Mr=288）是一種常用的補(bǔ)鐵劑，可通過乳酸與碳酸亞鐵反應(yīng)制得：
CH₃CH（OH）COOH+FeCO₃+2H₂O→[CH₃CH（OH）COO]₂Fe•3H₂O+CO₂↑．已知FeCO₃易被氧化：4FeCO₃+6H₂O+O₂=4Fe（OH）₃+4CO₂
某興趣小組用FeCl₂（用鐵粉和稀鹽酸制得）和NH₄HCO₃制備FeCO₃的裝置示意圖如下：
回答下列問題：
（1）NH₄HCO₃盛放在裝置C中（填字母），該裝置中涉及的主要反應(yīng)的離子方程式Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O
（2）將生成的FeCl₂溶液和NH₄HCO₃溶液混合時(shí)的操作是關(guān)閉活塞3，打開活塞2
（3）將制得的FeCO₃加入到足量乳酸溶液中，再加入少量鐵粉，75℃下攪拌反應(yīng)．鐵粉的作用是防止Fe²⁺離子被氧化．反應(yīng)結(jié)束后，無需過濾，除去過量鐵粉的方法是加入適量乳酸讓鐵粉反應(yīng)完全
（4）該興趣小組用KMnO₄法測定樣品中亞鐵含量進(jìn)而計(jì)算產(chǎn)品中乳酸亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總是大于100%，其原因可能是乳酸根離子中含有羥基，被酸性高錳酸鉀溶液氧化．
經(jīng)查閱文獻(xiàn)后，該興趣小組改用鈰（Ce）量法測定產(chǎn)品中Fe²⁺的含量．取2.880g產(chǎn)品配成100mL溶液，每次取20.00mL，進(jìn)行必要處理，用0.1000mol•L^-1Ce（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，平均消耗Ce（SO₄）₂19.70mL．滴定反應(yīng)如下：Ce⁴⁺+Fe²⁺=Ce³⁺+Fe³⁺則產(chǎn)品中乳酸亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.5%．

Answer 1

分析 （1）（2）亞鐵離子容易被氧氣氧化，制備過程中應(yīng)在無氧環(huán)境中進(jìn)行，F(xiàn)e與鹽酸反應(yīng)制備氯化亞鐵，利用反應(yīng)生成的氫氣排盡裝置中的空氣，故B制備氯化亞鐵，C裝置中FeCl₂和NH₄HCO₃發(fā)生反應(yīng)：FeCl₂+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+2NH₄Cl+CO₂↑+H₂O，利用生成氫氣，使B裝置中氣壓增大，將B裝置中的氯化亞鐵溶液壓入C中；
（3）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖侵苽淙樗醽嗚F晶體，加入Fe粉，防止Fe²⁺離子被氧化，過量的鐵粉用乳酸除去，F(xiàn)e被充分利用；
（4）從溶液中獲得晶體，應(yīng)經(jīng)過冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等操作；
（5）乳酸根中含有羥基，可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化，導(dǎo)致消耗高錳酸鉀的增大，而計(jì)算中按亞鐵離子被氧化，故計(jì)算所得乳酸亞鐵的質(zhì)量偏大；
根據(jù)離子方程式計(jì)算20mL溶液中n（Fe²⁺），進(jìn)而計(jì)算100mL含有n（Fe²⁺），再根據(jù)m=nM計(jì)算乳酸亞鐵晶體的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算產(chǎn)品中乳酸亞鐵晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：亞鐵離子容易被氧氣氧化，制備過程中應(yīng)在無氧環(huán)境中進(jìn)行，F(xiàn)e與鹽酸反應(yīng)制備氯化亞鐵，利用反應(yīng)生成的氫氣排盡裝置中的空氣，故B制備氯化亞鐵，C裝置中FeCl₂和NH₄HCO₃發(fā)生反應(yīng)：FeCl₂+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+2NH₄Cl+CO₂↑+H₂O，利用生成氫氣，使B裝置中氣壓增大，將B裝置中的氯化亞鐵溶液壓入C中；
（1）由上述分析可知，NH₄HCO₃盛放在裝置C中，該裝置中涉及的主要反應(yīng)的離子方程式：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：C；Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（2）利用生成氫氣，使B裝置中氣壓增大，將B裝置中的氯化亞鐵溶液壓入C中，具體操作為：關(guān)閉活塞3，打開活塞2；
故答案為：關(guān)閉活塞3，打開活塞2；
（3）Fe²⁺離子易被氧化為Fe³⁺離子，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖侵苽淙樗醽嗚F晶體，加入Fe粉，防止Fe²⁺離子被氧化，過量的鐵粉可以充分利用，得到乳酸亞鐵，加入適量乳酸讓鐵粉反應(yīng)完全，
故答案為：防止Fe²⁺離子被氧化；加入適量乳酸讓鐵粉反應(yīng)完全；
（4）乳酸根中含有羥基，可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化，導(dǎo)致消耗高錳酸鉀的增大，而計(jì)算中按亞鐵離子被氧化，故計(jì)算所得乳酸亞鐵的質(zhì)量偏大，產(chǎn)品中乳酸亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)大于100%；
由：Ce⁴⁺+Fe²⁺=Ce³⁺+Fe³⁺，可知20mL溶液中n（Fe²⁺）=n（Ce⁴⁺）=0.1000mol/L×0.0197L=0.00197mol，
故100mL含有n（Fe²⁺）=0.00197mol×$\frac{100mL}{20mL}$=0.00985mol，故產(chǎn)品中乳酸亞鐵晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.00985mol×288g/mol}{2.88g}$×100%=98.5%，
故答案為：乳酸根離子中含有羥基，被酸性高錳酸鉀溶液氧化；98.5%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案，涉及化學(xué)儀器識(shí)別、對操作的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)分離提純、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用等，明確原理是解題關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．