Question

【題目】碳酸鹽在無機試劑制備中應用廣泛。某研究小組用如下兩種方法制備FeCO3。已知： FeCO3 是白色固體，難溶于水。

I．研究小組用煉鐵廠的鐵礬渣制備FeCO3，鐵礬渣主要含有K2Fe6(SO4)4(OH)12、ZnO、Fe2O3及少量的CaO、MgO、 SiO2 等。

（1）試劑1是過量的_______，濾渣 2的成分是__________ (寫化學式)；

（2）“沉鐵”發生反應的離子方程式是____________；

（3）沉鐵后的濾液經“操作a”，再經過“過濾、 洗滌、干燥”得到皓礬(ZnSO4·7H2O)，“操作a”是__，取28.70g皓礬(ZnSO4·7H2O)加熱，剩余固體的質量變化如圖，100°C時所得固體的化學式____。

II．研究小組又采用如下裝置制取FeCO3 (C后及夾持裝置略)。操作的關鍵是向Na2CO3溶液(pH=12.11)通入一段時間CO2至溶液pH為7，再滴加一定量FeSO4溶液，產生白色沉淀。

（1）畫出裝置B______________，B中所用試劑為______________；

（2）先向1mol/L Na2CO3溶液中通入CO2的目的是_________________________；

（3）FeCO3溶于乳酸[CH3CH(OH)COOH]能制得可溶性乳酸亞鐵補血劑，該實驗小組用KMnO4測定補血劑中亞鐵含量進而計算乳酸亞鐵的質量分數，發現乳酸亞鐵的質量分數總是大于100%，其原因是_______________(不考慮操作不當引起的誤差)。

Answer 1

【答案】H2SO4 MgF2、CaF2、Fe Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O 蒸發濃縮、冷卻結晶 ZnSO4H2O 飽和NaHCO3溶液 排除裝置中的空氣，降低溶液中OH-的濃度，防止生成Fe(OH)2 乳酸根中的羥基被KMnO4氧化，也消耗了KMnO4

【解析】

I．用過量的稀硫酸溶解鐵礬渣(主要含有K2Fe6(SO4)4(OH)12、ZnO、Fe2O3及少量的CaO、MgO、 SiO2 等)，SiO2不溶，過濾得到的濾渣I主要是SiO2，濾液為含有K+、Fe3+、Zn2+、Ca2+、Mg2+的酸性溶液，加入鐵粉，發生反應2Fe3++Fe=3Fe2+，Fe+2H+=Fe2++H2↑，再加入NH4F使Ca2+、Mg2+離子沉淀，過濾，濾渣II含有過量的鐵粉、CaF2、MgF2，濾液主要含有Fe2+、Zn2+，再加入NH4HCO3沉淀Fe2+，生成FeCO3和CO2氣體，得到的濾液經蒸發濃縮、冷卻結晶，再經過過濾、 洗滌、干燥，得到皓礬(ZnSO47H2O) ，據此分析解答；

II．(1)裝置A反應制得的CO2氣體中含有氯化氫氣體，影響后續制取實驗，據此分析；

(2)碳酸鈉溶液堿性強，溶液中c(OH-)大，就會出現生成氫氧化亞鐵與制備的FeCO3成為競爭反應，而導致制備的FeCO3純度低，NaHCO3溶液堿性弱，制得FeCO3純度高；

(3)根據乳酸[CH3CH(OH)COOH]的結構簡式，乳酸中醇羥基，具有醇的性質，可與高錳酸鉀溶液反應，據此分析。

I．(1)根據分析，試劑1是過量的硫酸(H2SO4)，濾渣2的成分是鐵粉(Fe)、CaF2、MgF2；

(2)“沉鐵”發生反應的離子方程式是Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O；

(3)沉鐵后的濾液經“操作a”，再經過“過濾、 洗滌、干燥”得到皓礬(ZnSO4·7H2O)，結合分析，“操作a”是蒸發濃縮、冷卻結晶；

皓礬(ZnSO47H2O)受熱易分解，在不同的溫度下分解可生成ZnSO4H2O或ZnSO4或ZnO，產物不同；28.70g皓礬的物質的量為：n((ZnSO47H2O)==0.1mol，不論分解產物是什么，根據鋅元素守恒，物質的量為0.1mol，因此生成0.1molZnSO4H2O的質量=0.1mol ×179g/mol=17.90g；生成0.1molZnSO4的質量=0.1mol ×161g/mol=16.10g；生成0.1molZnO的質量=0.1mol ×81g/mol=8.10g；根據上述100°C時所得固體A的質量為17.90g，生成的固體為ZnSO4H2O；

II．(1)裝置A反應制得的CO2氣體中含有氯化氫氣體，影響后續制取實驗，通入C裝置前應先進行洗氣除雜，一般選用飽和碳酸氫鈉，洗氣時，氣體應長進短出，裝置圖為；

(2)裝置中含有空氣，空氣中的氧氣可以將亞鐵離子氧化為鐵離子， CO2可將裝置中的氧氣排除，防止亞鐵離子氧化；同時碳酸鈉溶液堿性強，溶液中c(OH)大，就會出現生成氫氧化亞鐵與制備的FeCO3成為競爭反應，而導致制備的FeCO3純度低，NaHCO3溶液堿性弱，制得FeCO3純度高，則先向1mol/L Na2CO3溶液中通入CO2的目的是排除裝置中的空氣，降低溶液中OH-的濃度，防止生成Fe(OH)2；

(3)乳酸中含有醇羥基，具有醇的性質，能被高錳酸鉀溶液氧化導致消耗高錳酸鉀的增大，而計算中按亞鐵離子被氧化，故計算所得乳酸亞鐵的質量偏大，產品中乳酸亞鐵的質量分數會大于100%。