Question

【題目】富馬酸亞鐵(C4H2O4Fe)是常用的治療貧血的藥物。可由富馬酸與FeSO4反應制備。

(1)制備FeSO4溶液的實驗步驟如下：

步驟1.稱取4.0g碎鐵屑，放入燒杯中，加入10%Na2CO3溶液，煮沸、水洗至中性。

步驟2.向清洗后的碎鐵屑中加入3mol/L H2SO4溶液20mL，蓋上表面皿，放在水浴中加熱。不時向燒杯中滴加少量蒸餾水，控制溶液的pH不大于1。

步驟3.待反應速度明顯減慢后，趁熱過濾得FeSO4溶液。

①步驟1的實驗目的是____。

②步驟2“不時向燒杯中滴加少量蒸餾水”的目的是____；“控制溶液的pH不大于1”的目的是____。

(2)制取富馬酸亞鐵的實驗步驟及步驟（Ⅱ）的實驗裝置如下：

①步驟(Ⅰ)所得產品(富馬酸)為_______－丁烯二酸（填“順”或“反”）。

②富馬酸與足量Na2CO3溶液反應的方程式為_________。

③圖中儀器X的名稱是_________，使用該儀器的目的是__________。

(3)測定(2)產品中鐵的質量分數的步驟為：準確稱取產品ag， 加入新煮沸過的3mol/LH2SO4溶液15mL，待樣品完全溶解后，再加入新煮沸過的冷水50mL和4滴鄰二氮菲-亞鐵指示劑，立即用cmol/L (NH4)2Ce(SO4)3標準溶液滴定(Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+)，滴定到終點時消耗標準液VmL。

①(NH4)2Ce(SO4)3標準溶液適宜盛放在_______(填“酸式”或“堿式”)滴定管中。

②該實驗中能否用KMnO4標準溶液代替(NH4)2Ce(SO4)3標準溶液滴定Fe2+，說明理由_____。

③產品中鐵的質量分數為________（用含a、V的代數式表示）。

Answer 1

【答案】除去鐵銹表面油污 補充蒸發掉的水份，防止硫酸亞鐵晶體析出 抑制Fe2+水解 反 +Na2CO3+CO2↑+H2O (球形，回流)冷凝管 冷凝回流水 酸式 不能，KMnO4溶液除氧化Fe2+外，還能氧化富馬酸中的碳碳雙鍵

【解析】

(1)①步驟1中加入碳酸鈉溶液顯堿性，可去除油污；

②根據該步操作加熱水分蒸發導致溶液濃度變大分析；從鹽的水解角度分析控制pH大小的原因；

(2)①根據兩個相同基團在雙鍵同一側的為順式結構，在不同側的為反式結構分析；

②根據羧酸的酸性比碳酸酸性強，強酸與弱酸的鹽反應產生強酸鹽和弱酸書寫；

③根據儀器的結構命名；結合實驗操作判斷其作用；

(3)①根據鹽溶液的酸堿性判斷使用滴定管的種類；

②KMnO4溶液具有強氧化性，可以氧化Fe2+、碳碳雙鍵；

③根據消耗標準溶液的體積及濃度計算n(Fe2+)，再計算其質量，最后根據物質的含量計算公式計算鐵的質量分數。

(1)①步驟1中加入碳酸鈉是強堿弱酸鹽，在溶液CO32-水解，消耗水電離產生的H+，使溶液顯堿性，油脂能夠與堿發生反應產生可溶性的物質，因此加入碳酸鈉溶液目的是去除可去除鐵銹表面油污；

②步驟2“不時向燒杯中滴加少量蒸餾水”的目的是補充蒸發掉的水份，防止硫酸亞鐵晶體析出；FeSO4是強酸弱堿鹽，Fe2+水解使溶液顯酸性，“控制溶液的pH不大于1”就可以抑制Fe2+水解，防止形成Fe(OH)2沉淀；

(2)①步驟(Ⅰ)所得產品(富馬酸)結構簡式為，可知：兩個相同的原子或原子團在碳碳雙鍵的兩側，因此該富馬酸是反式結構；名稱為反－丁烯二酸；

②富馬酸與足量Na2CO3溶液反應產生富馬酸鈉、水、二氧化碳，反應的化學方程式為：+Na2CO3+CO2↑+H2O；

③由儀器的結構可知：該物質名稱是球形冷凝管；其作用是冷凝回流水，減少水分揮發；

(3)①(NH4)2Ce(SO4)3是強酸弱堿鹽，水解使溶液顯酸性，所以應該將其標準溶液適宜盛放在酸式滴定管中；

②使用(NH4)2Ce(SO4)3標準溶液滴定，只發生Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，若使用KMnO4標準溶液，由于KMnO4具有強氧化性，不僅可以氧化Fe2+，也可以氧化碳碳雙鍵，所以不能用來測定Fe2+；

③根據Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+可知n(Fe2+)=cmol/L×V×10-3L=cV×10-3mol，則m(Fe2+)=56cV×10-3g，所以產品中鐵的質量分數為×100%。