Question

【题目】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

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

（2）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_____________。

（3）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________________。

（4）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。请结合下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)：

①向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，过滤

②向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体

③向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解

④再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤得到FeSO4 溶液

⑤_______________________________________________，得到FeSO4·7H2O 晶体。

（5）取25.00g柠檬酸亚铁晶体（摩尔质量为246g/mol），配成100mL溶液，取20.00mL至锥形瓶中，另取0.2000mol.L-1的酸性KMnO4标准溶液装入酸式滴定管中，用氧化还原法测定柠檬酸亚铁晶体的质量分数，杂质不与酸性KMnO4标准溶液反应，经4次滴定，每次消耗KMnO4溶液的体积如下：

实验序号	1	2	3	4
消耗KMnO4溶液体积	20.00mL	19.98mL	21.38mL	20.02mL

滴定终点时现象为：__________________________________柠檬酸亚铁的质量分数________________

Answer 1

【答案】 取最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净 防止+2的铁元素被氧化 加入适量柠檬酸，让铁粉反应完全 降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于晶体析出 加热浓缩得到60℃饱和溶液，冷却至0℃结晶，过滤 用少量冰水洗涤，低温干燥 锥形瓶内溶液颜色变为紫色，且半分钟内不恢复原来颜色 98.40%

【解析】（1）本题中FeCO3的制备是用Na2CO3溶液和FeSO4溶液的反应，因而沉淀表面可能会有Na2SO4杂质，因而应该检验最后一次洗涤滤液中是否含有SO42-，即该题便转化成SO42-的检验。

（2）①因+2的Fe元素易被空气中的氧气氧化，制备柠檬酸亚铁过程中应尽量避免与氧气接触。

②除去过量的铁粉可直接加入适量的柠檬酸，反应也生成了需要的产品柠檬酸亚铁，不会引入杂质。

（3）加入无水乙醇，可以降低柠檬酸亚铁的溶解度，从而获得更多的产品。

（4）根据金属离子沉淀的pH值，然后通过滴加NaOH溶液调节pH至5.0把Al3+除去，过滤，即得到FeSO4溶液，再根据绿矾溶解度曲线，进行分析解答。

（5）当酸性KMnO4标准溶液与亚铁离子反应结束后，锥形瓶内溶液颜色变为紫色，且半分钟内不恢复原来颜色，达到滴定终点；根据反应关系Fe2+→Fe3+,MnO4-→Mn2+可知，根据电子守恒规律：5Fe2+---MnO4-，计算出柠檬酸亚铁晶体的质量，最后计算柠檬酸亚铁晶体的纯度。

（1）本题中FeCO3的制备是用Na2CO3溶液和FeSO4溶液的反应，因而沉淀表面可能会有Na2SO4杂质，因而应该检验最后一次洗涤滤液中是否含有SO42-，即该题便转化成SO42-的检验；具体操作如下：取最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净；正确答案：取最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。

（2）①因+2的Fe元素易被空气中的氧气氧化，制备柠檬酸亚铁过程中应尽量避免与氧气接触；加入铁粉的目的就是与柠檬酸反应产生H2，形成一个无氧的环境；正确答案：防止+2价的铁元素被氧化。

②除去过量的铁粉可直接加入适量的柠檬酸，反应也生成了需要的产品柠檬酸亚铁，不会引入杂质。正确答案：加入适量柠檬酸让铁粉反应完全。

（3）最后的溶液经浓缩形成柠檬酸亚铁的饱和溶液，要得到尽可能多的柠檬酸亚铁晶体，可加入无水乙醇，可以降低柠檬酸亚铁的溶解度，从而获得更多的产品；正确答案：降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于晶体析出。

（4）⑤根据金属离子沉淀的pH值，然后通过滴加NaOH溶液调节pH至5.0把Al3+除去，过滤，即得到FeSO4溶液，再根据绿矾溶解度曲线，60℃时绿矾的溶解度最大，可加热浓缩到60℃的饱和溶液，然后放在冰水中冷却，冷却结晶至0℃，此时析出的晶体是最多的，之后过滤，洗涤，低温烘干，所以操作a为加热到60℃浓缩、冷却结晶、过滤，用少量冰水洗涤，低温干燥；正确答案：加热浓缩得到60℃饱和溶液，冷却至0℃结晶，过滤，用少量冰水洗涤，低温干燥 。

（5）酸性KMnO4标准溶液滴定柠檬酸亚铁晶体，发生反应紫色溶液褪去，当锥形瓶内溶液颜色变为紫色，且半分钟内不恢复原来颜色，达到滴定终点；根据反应关系Fe2+→Fe3+,MnO4-→Mn2+可知，根据电子守恒规律：5Fe2+---MnO4-，由于第3次数据误差较大，不能用；根据1，2,4三组数据可知，消耗KMnO4溶液体积为20 mL，所以消耗MnO4-的量为0.2×20×10-3=4×10-3mol，则消耗的亚铁离子的量为5×4×10-3mol,则柠檬酸亚铁晶体的量为5×4×10-3mol×100/20=0.1 mol，柠檬酸亚铁晶体的质量为0.1×246=24.6g，柠檬酸亚铁的质量分数24.6/25×100%=98.40%；正确答案：锥形瓶内溶液颜色变为紫色，且半分钟内不恢复原来颜色；98.40%。