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(2013•江苏)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↓+Na2SO4FeCO3+C6H8O7═FeC6H6O7+CO2↑+H2O下表列出了相关金属离子生成
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(2013•江苏)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1.0mol•L-1计算).
(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.请结合如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.
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 |
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.请结合如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.
▼优质解答
答案和解析
(1)利用Na2CO3溶液和FeSO4溶液反应制备FeCO3,由于Na2CO3溶液碱性很强,可能会生成Fe(OH)2沉淀,为避免生成Fe(OH)2沉淀,应将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中;
故答案为:c,避免生成Fe(OH)2沉淀;
(2)判断沉淀是否洗净的方法:取最后一次洗涤的滤液,检测滤液中是否存在未洗涤干净的杂质.首先要弄清沉淀上的杂质是什么,然后再去检测里面的离子.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.具体操作为: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;
故答案为: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)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.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;
故答案为:防止+2价的铁元素被氧化,加入适量柠檬酸让铁粉反应完全;
(4)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;
故答案为:降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于晶体析出;
(5)由硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3 )制备FeSO4•7H2O晶体,要弄清楚流程中每一步的原理和注意事项.向烧渣中加入足量的稀硫酸,Fe2O3、Al2O3均会与硫酸反应,分别生成Fe2(SO4)2和Al2(SO4)2,SiO2不反应,先过滤把SiO2除去,然后向滤液中加入足量的铁粉,将Fe3+转化成Fe2+,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;
故答案为: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;
故答案为:c,避免生成Fe(OH)2沉淀;
(2)判断沉淀是否洗净的方法:取最后一次洗涤的滤液,检测滤液中是否存在未洗涤干净的杂质.首先要弄清沉淀上的杂质是什么,然后再去检测里面的离子.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.具体操作为: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;
故答案为: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)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.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;
故答案为:防止+2价的铁元素被氧化,加入适量柠檬酸让铁粉反应完全;
(4)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;
故答案为:降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于晶体析出;
(5)由硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3 )制备FeSO4•7H2O晶体,要弄清楚流程中每一步的原理和注意事项.向烧渣中加入足量的稀硫酸,Fe2O3、Al2O3均会与硫酸反应,分别生成Fe2(SO4)2和Al2(SO4)2,SiO2不反应,先过滤把SiO2除去,然后向滤液中加入足量的铁粉,将Fe3+转化成Fe2+,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;
故答案为: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;
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