Question

2．磷酸亚铁[Fe₃（PO₄）₂•8H₂O]是一种白蓝色单斜晶体，溶于稀强酸溶液，不溶于水、醋酸、醇．主要用于制造磷酸铁锂电池材料．实验室制备磷酸亚铁的装置示意图如下：

主要反应为：3FeSO₄+2Na₂HPO₄+2CH₃COONa+8H₂O=Fe₃（PO₄）₂•8H₂O↓+3Na₂SO₄+2CH₃COOH
实验步骤：①在仪器a中先加入抗坏血酸（C₆H₈O₆）稀溶液作底液；②向烧瓶中滴入足量Na₂HPO₄与CH₃COONa混合溶液至pH=4；③再滴入含15.2gFeSO₄的溶液，最终维持pH=6，静置；④进行操作b，干燥得到磷酸亚铁粗产品12.8g．
回答下列问题：
（1）仪器a的名称是三颈烧瓶．
（2）实验中由原料配制溶液时，蒸馏水事先要进行的处理方法是煮沸除去溶液中的溶解的氧气
（3）实验不是将三种溶液直接混合的原因是避免生成Fe（OH）₂沉淀，制备时需不断搅拌，其目的是使反应物充分接触，避免生成Fe（OH）₂沉淀
（4）步骤④进行的操作b是过滤、洗涤
（5）检验磷酸亚铁粗产品中是否有Fe（OH）₃杂质的方法是取少量固体溶于适量盐酸，然后滴入KSCN溶液，溶液变红色，说明含有Fe（OH）₃杂质，否则不含
（6）本次实验的磷酸亚铁产率是76.5%（结果保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）仪器a为三颈烧瓶；
（2）配制溶液时加热抗坏血酸，防止Fe²⁺离子被氧化，蒸馏水事先要煮沸除去溶液中的溶解的氧气；
（2）①分别加入药品，混合溶液至pH=4时，再加入FeSO₄溶液，防止生成Fe（OH）₂沉淀；
②制备时需不断搅拌，使反应物充分接触，也会防止生成Fe（OH）₂沉淀；
（3）生成的Fe₃（PO₄）₂•8H₂O 固体混有杂质SO₄^2-离子，通过检验SO₄^2-，判断沉淀洗涤干净与否；
（4）步骤是分离不溶的固体与液体得到磷酸亚铁粗产品，需要采取过滤、洗涤等；
（5）用盐酸溶解，再用KSCN溶液检验Fe³⁺；
（6）根据Fe原子守恒计算Fe₃（PO₄）₂•8H₂O的理论产量，进而计算产率．

解答 解：（1）由仪器结构特征，可知仪器a为三颈烧瓶，
故答案为：三颈烧瓶；
（2）Fe²⁺具有强还原性，配制溶液时加热抗坏血酸，防止Fe²⁺离子被氧化，蒸馏水事先要煮沸、冷却，可以除去溶液中的溶解的氧气，避免氧化Fe²⁺；
故答案为：煮沸除去溶液中的溶解的氧气；
（3）Na₂HPO₄与CH₃COONa混合溶液呈碱性，直接混合容易产生成Fe（OH）₂沉淀，实验时三种溶液分别加入，混合溶液至pH=4时，再加入FeSO₄溶液，防止生成Fe（OH）₂沉淀；
制备时需不断搅拌，使反应物充分接触，也会防止生成Fe（OH）₂沉淀；
故答案为：避免生成Fe（OH）₂沉淀；使反应物充分接触，避免生成Fe（OH）₂沉淀；
（4）步骤是分离不溶的固体与液体得到磷酸亚铁粗产品，需要采取过滤、洗涤等，
故答案为：过滤、洗涤；
（5）检验磷酸亚铁粗产品中是否有Fe（OH）₃杂质的方法是：取少量固体溶于适量盐酸，然后滴入KSCN溶液，溶液变红色，说明含有Fe（OH）₃杂质，否则不含，
故答案为：取少量固体溶于适量盐酸，然后滴入KSCN溶液，溶液变红色，说明含有Fe（OH）₃杂质，否则不含；
（6）15.2gFeSO₄的物质的量为$\frac{15.2g}{152g/mol}$=0.1mol，根据Fe元素守恒，理论上得到Fe₃（PO₄）₂•8H₂O的质量为0.1mol×$\frac{1}{3}$×502g/mol=16.73g，磷酸亚铁产率是$\frac{12.8g}{16.73g}$×100%=76.5%，
故答案为：76.5%．

点评 本题考查物质制备实验方案，涉及对仪器识别、物质的分离提纯、对操作的分析评价、实验方案设计、产率计算等，较好的考查学生信息获取与知识迁移运用能力，题目难度中等．