Question

【題目】乳酸亞鐵晶體{[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O}(相對分子質量：288)可由乳酸與FeCO3反應制得，它易溶于水，是一種很好的補鐵劑。

I．制備碳酸亞鐵：裝置如圖所示。

(1)儀器B的名稱是____________。

(2)實驗操作如下：關閉活塞2，打開活塞1、3，加入適量稀硫酸反應一段時間，其目的是：_________，然后關閉活塞1，接下來的操作是：_________________。C中發生反應的離子方程式為_______________________________。

Ⅱ．制備乳酸亞鐵：

向純凈的FeCO3固體加入足量乳酸溶液，在75℃下攪拌使之充分反應。

(3)該反應方程式為_______________________________________。為防止乳酸亞鐵變質，在上述體系中還應加入______________________。反應結束后，將所得溶液隔絕空氣低溫蒸發、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得乳酸亞鐵晶體。該晶體存放時應注意_______。

III．乳酸亞鐵晶體純度的測量：

(4)兩位同學分別用不同方案進行測定：

①甲同學通過KMnO4滴定法測定樣品中Fe2+的含量計算樣品純度，所得純度總是大于100％，其原因可能是________________________________。

②乙同學經查閱文獻后改用(NH4)4Ce(SO4)4滴定法測定樣品中Fe2+的含量計算樣品純度(反應中Ce4+還原為Ce3+)，稱取6.00g樣品配制成250.00mL溶液，取25.00mL用0.10mol·L-1(NH4)4Ce(SO4)4標準溶液滴定至終點，消耗標準液20.00mL。則產品中乳酸亞鐵晶體的純度為__________(以質量分數表示)。

Answer 1

【答案】 蒸餾燒瓶 排盡裝置內的空氣，防止二價鐵被氧化 關閉活塞3，打開活塞2 Fe2++2HCO3－=FeCO3↓+CO2↑+H2O 2CH3CH(OH)COOH+FeCO3[CH3CH(OH)COO]2Fe+CO2↑+H2O 適量鐵粉 密封保存 乳酸根中羥基(－OH)能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，導致消耗高錳酸鉀溶液偏多 96%

【解析】乳酸亞鐵晶體中含有亞鐵離子，易被空氣中的氧氣氧化，因此在制備、保存乳酸亞鐵晶體時，一定要排除氧氣的影響；實驗開始前，要先通氫氣，排凈裝置內的空氣，然后利用氫氣產生的壓強差，把硫酸亞鐵溶液壓入到反應器中進行反應，生成碳酸亞鐵，碳酸亞鐵再與乳酸反應生成乳酸亞鐵，并加入鐵粉防止其氧化；利用電子守恒規律進行乳酸亞鐵純度測定時，乳酸中的羥基也能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，會帶來實驗誤差；據此分析解題。

(1) 儀器B是用來蒸餾液體的，為蒸餾燒瓶；正確答案：蒸餾燒瓶。

(2) 為順利達成實驗目的，先關閉活塞2，打開活塞1、3，加入適量稀硫酸反應一段時間，產生的氫氣能夠把裝置內的空氣排凈，防止亞鐵離子被氧化；然后關閉活塞1，關閉活塞3，打開活塞2，利用生成的氫氣，使B裝置中的氣壓增大，將B裝置中的硫酸亞鐵溶液壓入到C裝置中；與碳酸氫銨溶液發生反應，生成碳酸亞鐵和二氧化碳，離子方程式為Fe2++2HCO3－=FeCO3↓+CO2↑+H2O；正確答案：排盡裝置內的空氣，防止二價鐵被氧化； 關閉活塞3，打開活塞2 ；Fe2++2HCO3－=FeCO3↓+CO2↑+H2O。

(3) 向純凈的FeCO3固體加入足量乳酸溶液，在75℃下攪拌使之充分反應，生成乳酸亞鐵和二氧化碳，該反應方程式為2CH3CH(OH)COOH+FeCO3[CH3CH(OH)COO]2Fe+CO2↑+H2O；為防止乳酸亞鐵變質，加入鐵粉，防止其被氧化；反應結束后，得到的乳酸亞鐵晶體，含有亞鐵離子，易被氧化，因此要隔絕空氣密封保存；正確答案：2CH3CH(OH)COOH+FeCO3[CH3CH(OH)COO]2Fe+CO2↑+H2O ； 適量鐵粉； 密封保存。

(4)①乳酸跟中含有羥基，可能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，導致消耗的高錳酸鉀的量變多，而計算中按Fe2+被氧化，故計算所得的乳酸亞鐵的質量偏大，產品中乳酸亞鐵的純度大于100％；正確答案：乳酸根中羥基(－OH)能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，導致消耗高錳酸鉀溶液偏多。

②Ce4+→Ce3+發生還原反應，得電子總量為250/25×0.10×20×10-3mol,設亞鐵離子的量為x mol，亞鐵離子發生氧化反應，生成鐵離子，失電子總量為x×1 mol,根據氧化還原反應電子得失守恒規律：x×1=250/25×0.10×20×10-3，x=2×10-2 mol，根據鐵守恒，乳酸亞鐵晶體的量為2×10-2 mol，其質量為2×10-2×288g, 則產品中乳酸亞鐵晶體的純度為2×10-2×288/6.00×100%=96%；正確答案：96%。