题目内容

15．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）．
金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pH
Fe3+1.13.2
Al3+3.05.0
Fe2+5.88.8
（1）制备FeCO3时，选用的加料方式是c（填字母），原因是避免生成Fe（OH）2沉淀．
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取最后一次的洗涤滤液1～2mL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）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铁粉的作用是防止+2价的铁元素被氧化．
②反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是加入适量柠檬酸让铁粉反应完全．
（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降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于晶体析出．

分析 本题利用复分解反应原理，用FeSO4和Na2CO3制得FeCO3，再与柠檬酸反应生成柠檬酸亚铁，其中制FeCO3 时要考虑Na2CO3显碱性，只能将Na2CO3溶液缓慢加入到FeSO4溶液中，否则会有少量Fe（OH）2沉淀，为制备纯净的柠檬酸亚铁，必须将Na2CO3洗涤干净，除去表面含有SO42-的残留溶液，同时操作过程中防止+2价铁的氧化，最后柠檬酸亚铁要从反应混合液中分离出来时可通过蒸发浓缩结晶的方法得到；
（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，如果将Na2CO3加入FeSO4溶液中，Fe2+是过量的，并且FeSO4溶液为酸性，Fe2+不易沉淀．因此，CO32-容易与Fe2+结合为沉淀析出，因此应将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中；
（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；
（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．
（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．

解答 解：（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，如果将Na2CO3加入FeSO4溶液中，Fe2+是过量的，并且FeSO4溶液为酸性，Fe2+不易沉淀．因此，CO32-容易与Fe2+结合为沉淀析出，因此为避免生成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）Na2CO3表面含有SO42-的残留溶液，只要洗涤液里检验不到SO42-，即可证明洗涤干净，具体操作是取最后一次洗涤的滤液，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．

点评 本题考查了学生在新情境下物质的制备实验中基本的实验技能和对教材相关实验的理解的迁移能力，中档题难度偏大，掌握物质性质和实验技能是解题关键．

练习册系列答案
相关题目
9．在不同条件下，镁跟碳可生成两种金属碳化物：Mg2C3和Mg3C2，取物质的混合物置于水中，反应所生成的气态产物中有（　　）
A．CH4B．C2H6C．C2H2D．C3H4
10．18.4gNaHC03和NaCl固体混合物在密闭容器中加热到250℃．经充分反应后排出气体冷却，称得剩余固体质量为12.2g．试计算：
（1）混合物中NaCl的质量分数；
（2）混合物中加人200mL某浓度的稀硫酸恰好完全反应，计算稀硫酸中H2SO4的物质的量浓度．
3．有甲、乙两位同学根据所学化学知识，设计了由铜和硫酸为原料制取硫酸铜的两种方案：①铜与浓硫酸加热直接反应，即Cu→CuS04
②将铜加到热的稀硫酸中并通入空气来制备硫酸铜，即由Cu→CuO→CuSO4，
试回答：
（1）、写出方案①的化学反应方程式Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O
这两种方案，你认为哪一种方案比较合理？②．（答编号），理由是无污染物产生，节约原料
（2）、实验室采用方案①取6.4g铜片和10mL 18mol•L-1浓硫酸，放在试管中共热时发现，铜与热的浓硫酸反应后并没有得到预期的蓝色溶液，而是在试管底部看到灰白色沉淀．甲、乙两位同学为了验证其中灰白色沉淀的主要成分，设计下列实验：
实验步骤：倾倒掉上层液体后，向所得灰白色的固体中加入适量蒸馏水，边加边搅拌
实验现象：沉淀中白色物质溶解，溶液为蓝色
实验结论：所得灰白色固体的化学式为_CuSO4
直到最后反应完毕，发现试管中还有铜片剩余．可两位同学仍然认为试管中还有硫酸剩余，他们这样认为的理由是随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐变小，由浓变稀，稀硫酸不能与铜发生反应．
10．正丁醛是一种化工原料．某实验小组利用如图装置合成正丁醛．发生的反应如下：
CH3CH2CH2CH2OH $→_{H_{2}SO_{4}加热}^{Na_{2}Cr_{2}O_{7}}$CH3CH2CH2CHO
反应物和产物的相关数据列表如下：
沸点/0C密度/（g•cm-3）水中溶解性
正丁醇117.20.8109微溶
正丁醛75.70.8017微溶
实验步骤如下：
将6.0gNa2Cr2O7放入100mL烧杯中，加30mL水溶解，再缓慢加入5mL浓硫酸，将所得溶液小心转移至B中．在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石，加热．当有蒸汽出现时，开始滴加B中溶液．滴加过程中保持反应温度为90-95℃，在E中收集90℃以下的馏分．将馏出物倒入分液漏斗中，分去水层，有机层干燥后蒸馏，收集75-77℃馏分，产量2.0g．
回答下列问题：
（1）实验中，能否将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中，说明理由不能，浓硫酸溶于水放出大量热，容易发生迸溅伤人．
（2）加入沸石的作用是防止暴沸
（3）上述装置图中，B仪器的名称是分液漏斗，D仪器的名称是直形冷凝管．
（4）分液漏斗使用前必须进行的操作是c（填正确答案标号）．
a．润湿    b．干燥       c．检漏        d．标定
（5）将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分水时，水在下层（填“上”或“下”）
（6）反应温度应保持在90-95℃，其原因是：保证正丁醛及时蒸出，促使反应正向进行，又可尽量避免其被进一步氧化
（7）本实验中，正丁醛的产率为51%
（8）已知正丁醛在碱性条件下可以被新制氢氧化铜氧化，写出该反应的化学方程式：CH3CH2CH2CHO+NaOH+2Cu（OH）2$\stackrel{△}{→}$CH3CH2CH2COONa+Cu2O↓+3H2O．
20．某工厂用软锰矿（含MnO2约70%及Al2O3）和闪锌矿（含ZnS约80%及FeS）共同生产MnO2，和Zn（干电池原料）．流程如下：


已知：①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2（SO4）3，Al2（SO4）3的混合液．
②IV中的电解反应式为MnSO4+ZnSO4+2H2O $\stackrel{电解}{→}$MnO2+Zn+2H2SO4．
（1）A中属于还原产物的是MnSO4．
（2）加入MnCO3、Zn2（OH）2CO3的作用是调节溶液的pH，使Fe3+和Al3+生成沉淀：C的化学式是H2SO4．
（3）该生产中除得到Na2SO4、S等副产品外，还可得到的副产品是硫、氧化铁、氧化铝．
（4）副产品S可用于制硫酸，转化过程是：S→SO2→SO3→H2SO4．写出第二步转化的化学方程式O2+2SO2$?_{△}^{催化剂}$2SO3．
（5）要从Na2SO4溶液中得到芒硝（ Na2SO4•10H2O），需进行的操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等．
（6）从生产MnO2和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿投料的质量比大约是1.03：1．
7．某研究性学习小组利用废铜制取CuSO4：
（1）甲学生进行了下列实验：取含6.4g铜的废铜和10ml　18ml•L-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，起到反应完毕，最后发现烧瓶中还有铜片剩余．他根据自己所学的化学知识，认为烧瓶中还有较多的硫酸剩余．你认为他的判断是否正确是，其理由是：随着反应的进行硫酸浓度变小，稀硫酸不与铜反应．写出相关的化学方程式：Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2+2H2O．
（2）乙同学认为甲设计的实验方案不好，他自己设计的思路是：2Cu+O2═2CuO；CuO+H2SO4
═CuSO4+H2O．对比甲的方案，乙同学的优点是：硫酸用量少，且没有污染物SO2产生．
（3）丙同学采用向含有废铜屑的热的稀H2SO4中，不断通入空气也能制备CuSO4，请写出相关的化学方程式：2Cu+O2+2H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO4+2H2O．
4．Ⅰ在一定温度下，把2体积N2和6体积H2通入一个带活塞的体积可变的容器中，活塞的一端与大气相通（如图1所示）．容器中发生以下反应：N2+3H2?2NH3（放热），若达到平衡后，测得混合气体的体积为7体积．据此回答下列问题：
（1）保持上述反应温度不变，设a、b、c分别代表初始加入的N2、H2和NH3的体积，如果反应达到平衡时，各物质的百分含量和体积与上述平衡时完全相同，那么
①若a=1，c=2，则b=3．在此情况下，反应起始时将向逆反应方向进行．
②若需规定起始反应向逆方向进行，则c的范围是1＜c≤4．
（2）在上述装置中，若需控制平衡后混合气体为6.5体积，则可采取的措施是降低温度理由是降低温度平衡向正反应方向移动，气体总分子数减少．
Ⅱ在容积不同的密闭容器内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度下，任其发生反应N2+3H2I?2NH3，并分别在t秒时测定其中NH3的体积分数，绘图如图2：

（3）A，B，C，D，E五点中，尚未达到化学平衡状态的点是AB．
（4）AC段的曲线是增函数，CE段曲线是减函数，试从反应速率和平衡角度说明理由．AC段的曲线是增函数，原因开始时反应物的浓度最大反应向正向进行，温度在升高反应速率进一步加快，所以NH3%逐渐增大．CE段曲线是减函数，原因在C点时该反应已经达到了平衡状态，随着温度的升高平衡逆向移动所以NH3%逐渐减小．
5．食盐中的抗结剂是亚铁氰化钾，其化学式为K4[Fe（CN）6]•3H2O．42.2g K4[Fe（CN）6]•3H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度的变化曲线）如图所示．

试回答下列问题：
（1）试确定150℃时固体物质的化学式K4[Fe（CN）6]．
（2）查阅资料知：虽然亚铁氰化钾自身毒性很低，但其水溶液与酸反应放出极毒的氰化氢（HCN）气体；亚铁氰化钾加热至一定温度时能分解产生氰化钾（KCN）．据此判断，烹饪食品时应注意的问题为应避免与醋、西红柿等酸性物质一起烹饪；控制烹饪温度不超过400℃．
（3）在25℃时，将a mol•L-1的KCN溶液与0.01mol•L-1的盐酸等体积混合，反应达到平衡时，测得溶液pH=7，则KCN溶液的物质的量浓度a＞0.01mol•L-1（填“＞”、“＜”或“=”）；用含a的代数式表示HCN的电离常数Ka=（100a-1）×10-7 mol•L-1．
（4）在Fe2+、Fe3+的催化作用下，可实现2SO2+O2+2H2O═2H2SO4的转化．已知，含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液中时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，则另一个反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网