Question

11．甘氨酸亚铁络合物[化学式为（NH₂CH₂COO）₂Fe]是常用的补铁剂，其合成方法如下：

（1）通入N₂的作用是防止Fe²⁺被氧气氧化或搅拌以加快化学反应速率．
（2）已知甘氨酸显弱酸性，其结构简式为NH₂CH₂COOH，甘氨酸亚铁络合物易溶于水且在水中难电离，写出“水浴加热”过程中生成甘氨酸亚铁络合物的反应的离子方程式2NH₂CH₂COOH+Fe=（NH₂CH₂COO）₂Fe+H₂↑
2NH₂CH₂COOH+Fe²⁺?（NH₂CH₂COO）₂Fe+2H⁺．
（3）抽滤的好处是加快过滤的速度，从“母液”中回收有机溶剂的方法是蒸馏．
（4）“粗品纯化”的操作为蒸馏水洗涤、无水乙醇（或丙酮等）洗涤、干燥，其中干燥过程使用的设备最好选用真空干燥机（填“常压干燥机”或“真空干燥机”）．
（5）有文献指出，若在“水浴加热”过程中投入适量的石灰石，则能同时提高产品的产率和纯度，请解释原因：石灰石消耗H⁺，使H⁺浓度降低，有利于反应向生成甘氨酸亚铁络合物的方向进行；同时，Ca²⁺与SO₄^2-反应生成CaSO₄沉淀，降低了杂质离子SO₄^2-的浓度．
（6）若甘氨酸的投料量为300kg，产出纯品346.8kg，则产率为85%．（甘氨酸的相对分子质量为75）

Answer 1

分析 甘氨酸亚铁络合物合成流程：甘氨酸饱和溶液通入氮气，防止Fe²⁺被氧气氧化或搅拌以加快化学反应速率，甘氨酸显弱酸性，加入铁粉2NH₂CH₂COOH+Fe=（NH₂CH₂COO）₂Fe+H₂↑，水浴加热甘氨酸饱和溶液和硫酸亚铁的混合物，离子反应为：2NH₂CH₂COOH+Fe²⁺?（NH₂CH₂COO）₂Fe+2H⁺，抽滤为减压过滤，能加快过滤的速度，然后用乙醇沉降有机铁，采用蒸馏的方法从母液中回收有机物，将粗品醇化得到纯品．
（1）气体充入溶液中能起搅拌作用，亚铁离子易被氧气氧化，氮气能防止亚铁离子被氧化；
（2）羧基具有酸性，与铁反应生成亚铁离子，亚铁离子和甘氨酸反应生成络合物；
（3）抽滤为减压过滤，能加快过滤的速度，采用蒸馏的方法从母液中回收有机物；
（4）甘氨酸亚铁络合物[化学式为（NH₂CH₂COO）₂Fe]为有机络合物，粗品纯化采用无水乙醇（或丙酮等）洗涤，真空干燥机能低温脱水干燥；
（5）甘氨酸显弱酸性，投入适量的石灰石，使H⁺浓度降低，有利于反应向生成甘氨酸亚铁络合物的方向进行，同时生成微溶的硫酸钙，降低硫酸根离子的浓度；
（6）根据氮原子守恒，产率为=$\frac{试剂产出纯品}{理论纯品}$×100%．

解答 解：（1）甘氨酸饱和溶液通入氮气，气流通过溶液，能起搅拌溶液的作用，搅拌以加快化学反应速率，水浴加热甘氨酸饱和溶液和硫酸亚铁的混合物，亚铁离子易被氧气氧化，氮气为保护气，通入氮气，防止Fe²⁺被氧气氧化，
故答案为：防止Fe²⁺被氧气氧化或搅拌以加快化学反应速率；
（2）甘氨酸显弱酸性，加入铁粉2NH₂CH₂COOH+Fe=（NH₂CH₂COO）₂Fe+H₂↑，水浴加热甘氨酸饱和溶液和硫酸亚铁的混合物，离子反应为：2NH₂CH₂COOH+Fe²⁺?（NH₂CH₂COO）₂Fe+2H⁺，
故答案为：2NH₂CH₂COOH+Fe=（NH₂CH₂COO）₂Fe+H₂↑；2NH₂CH₂COOH+Fe²⁺?（NH₂CH₂COO）₂Fe+2H⁺；
（3）抽滤是指用抽气泵使瓶中的压强降低，达到固液分离的目的，能加快过滤的速度，互溶的液体采用蒸馏的方法分离，所以采用蒸馏的方法从母液中回收有机物，
故答案为：加快过滤的速度；蒸馏；
（4）甘氨酸亚铁络合物[化学式为（NH₂CH₂COO）₂Fe]为有机络合物，粗品纯化采用无水乙醇（或丙酮等）洗涤，有机物的沸点较低，采用真空干燥机能实现在低温条件下加热脱水干燥，所以选择真空干燥机干燥，
故答案为：无水乙醇（或丙酮等）；真空干燥机；
（5）甘氨酸显弱酸性，其结构简式为NH₂CH₂COOH，投入适量的石灰石，石灰石消耗H⁺，使H⁺浓度降低，有利于反应2NH₂CH₂COOH+Fe²⁺?（NH₂CH₂COO）₂Fe+2H⁺，向生成甘氨酸亚铁络合物的方向进行，同时，Ca²⁺与SO₄^2-反应生成CaSO₄沉淀，降低了杂质离子SO₄^2-的浓度，
故答案为：石灰石消耗H⁺，使H⁺浓度降低，有利于反应向生成甘氨酸亚铁络合物的方向进行，同时，Ca²⁺与SO₄^2-反应生成CaSO₄沉淀，降低了杂质离子SO₄^2-的浓度；
（6）甘氨酸的投料量为300kg，甘氨酸的物质的量n=$\frac{300×1{0}^{3}g}{75g/mol}$=4×10³mol，生成n[（NH₂CH₂COO）₂Fe]=2×10³mol，产率为=$\frac{试剂产出纯品}{理论纯品}$×100%=$\frac{346.8×1{0}^{3}g}{2×1{0}^{3}mol×204g/mol}$=85%，
故答案为：85%．

点评 本题考查甘氨酸亚铁络合物制备实验，为高频考点，把握制备的反应原理及发生的反应为解答的关键，侧重分析、实验能力的综合考查，题目难度中等．