Question

12．工業(yè)上制備補血劑常用碳酸亞鐵，某興趣小組對碳酸亞鐵的制備與性質進行探究．
（1）利用如圖1裝置制備碳酸亞鐵：

①裝置中儀器A的名稱為分液漏斗．實驗時要配制100mL 4mol•L^-1 H₂SO₄溶液，需用98%（ρ=1.84g•cm^-3）的濃硫酸體積為21.7mL．
②制備FeCO₃時，將B中混合溶液壓入裝置C的操作是關閉活塞3，打開活塞2．
（2）探究碳酸亞鐵性質：
如圖2，稱取一定質量的純凈FeCO₃放入硬質玻璃管中，打開K，通入氧氣，加熱硬質玻璃管．乙瓶中澄清石灰水不再產生沉淀時（CO₃^2-全部轉化為CO₂），停止加熱，繼續(xù)通入氧氣至玻璃管冷卻，稱量剩余固體的質量．
①為確定剩余固體中是否含有Fe²⁺，除稀硫酸外，還需要選用的試劑是酸性高錳酸鉀溶液．
②若開始時稱取23.2g FeCO₃固體，反應后稱得剩余固體質量凈減7.2g．通過計算確定剩余固體成分是Fe₂O₃，寫出硬質玻璃管中發(fā)生反應的化學方程式4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO．
（3）FeCO₃可用于乳制品、營養(yǎng)液成分乳酸亞鐵的制備：將FeCO₃加入乳酸溶液中，再加入鐵粉，在75℃下攪拌使之充分反應，然后再加入適量乳酸．
①反應后加入適量乳酸的作用是除去過量鐵粉，且抑制Fe²⁺的水解．最后溶液經濃縮、加入適量無水乙醇、靜置、過濾、洗滌、干燥，獲得乳酸亞鐵晶體．分離過程中加入無水乙醇的目的是減少乳酸亞鐵在水中的溶解量，有利于晶體析出．
②已知人體不能很好地吸收利用Fe³⁺，科學研究表明服用含乳酸亞鐵的補血劑時，同時服用維生素C，有利于鐵元素的吸收．維生素C在這一過程中的作用是作還原劑，防止Fe²⁺被氧化．

Answer 1

分析 （1）①儀器A為分液漏斗；根據(jù)c=$\frac{1000ρω}{M}$計算濃硫酸物質的量濃度，再根據(jù)稀釋定律計算需要濃硫酸的體積；
②亞鐵離子容易被氧氣氧化，制備過程中應在無氧環(huán)境中進行，F(xiàn)e與稀硫酸反應制備硫酸亞鐵，利用反應生成的氫氣排盡裝置中的空氣，C裝置中FeSO₄和NH₄HCO₃發(fā)生反應：FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+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；
（2）①利用硫酸溶解加熱后的固體，再利用酸性高錳酸鉀溶液檢驗是否含有亞鐵離子；
②23.2g FeCO₃物質的量為$\frac{23.2g}{116g/mol}$=0.2mol，完全分解可以得到二氧化碳為2mol×44g/mol=8.8g，反應中通入氧氣，分解得到的FeO會被氧化，計算剩余固體的質量，結合Fe原子守恒計算殘留固體中O原子物質的量，可以確定剩余固體的化學式，進而書寫反應方程式；
（3）①實驗目的是制備乳酸亞鐵晶體，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，可以抑制亞鐵離子水解；
分離過程中加入無水乙醇，減少乳酸亞鐵在水中的溶解量，有利于晶體析出；
②維生素作還原劑，防止Fe²⁺被氧化．

解答 解：（1）①由儀器A的結構特征，可知A為分液漏斗，根據(jù)c=$\frac{1000ρω}{M}$可知，濃硫酸物質的量濃度為$\frac{1000×1.84×98%}{98}$mol/L=18.4mol/L，根據(jù)稀釋定律，需要濃硫酸的體積為$\frac{100mL×4mol/L}{18.4mol/L}$=21.7mL，
故答案為：分液漏斗；21.7mL；
②亞鐵離子容易被氧氣氧化，制備過程中應在無氧環(huán)境中進行，F(xiàn)e與稀硫酸反應制備硫酸亞鐵，利用反應生成的氫氣排盡裝置中的空氣，C裝置中FeSO₄和NH₄HCO₃發(fā)生反應：FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+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，具體操作為：關閉活塞3，打開活塞2，
故答案為：關閉活塞3，打開活塞2；
（2）①利用硫酸溶解加熱后的固體，再滴入酸性高錳酸鉀溶液檢驗，若溶液紫色脫去，說明含有Fe²⁺，否則不含F(xiàn)e²⁺，
故答案為：酸性高錳酸鉀溶液；
②23.2g FeCO₃物質的量為$\frac{23.2g}{116g/mol}$=0.2mol，完全分解可以得到二氧化碳為2mol×44g/mol=8.8g，反應中通入氧氣，分解得到的FeO會被氧化，剩余固體中Fe為0.2mol，則剩余固體中O元素物質的量為$\frac{23.2g-7.2g-0.2mol×56g/mol}{16g/mol}$=0.3mol，故Fe、O物質的量之比為2：3，則剩余固體為Fe₂O₃，反應方程式為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案為：Fe₂O₃；4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
（3）①Fe²⁺離子易被氧化為Fe³⁺離子，實驗目的是制備乳酸亞鐵晶體，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，且抑制Fe²⁺的水解，
分離過程中加入無水乙醇，減少乳酸亞鐵在水中的溶解量，有利于晶體析出，
故答案為：除去過量鐵粉，且抑制Fe²⁺的水解；減少乳酸亞鐵在水中的溶解量，有利于晶體析出；
②維生素作還原劑，防止Fe²⁺被氧化，
故答案為：作還原劑，防止Fe²⁺被氧化．

點評 本題考查實驗制備方案，涉及化學儀器識別、對操作的分析評價、物質分離提純、信息獲取與遷移應用、溶液配制、化學計算等，明確原理是解題關鍵，是對學生綜合能力的考查，難度中等．