Question

【題目】碳酸亞鐵(白色固體，難溶于水)是種重要的工業原料，可用于制備補血劑乳酸亞鐵。某研究小組 通過下列實驗，尋找利用復分解反應制各FeCO3的最佳方案:

實驗	試劑		現象
	滴管	試管
	0.8mol/LFeSO4溶液(pH=4.5)	1mol/LNa2CO3溶液(pH=11.9)	實驗Ⅰ:立即產生灰綠色沉淀，后出現明顯的紅褐色
	0.8mol/LFeSO4溶液(pH=4.5)	1mol/LNaHCO3溶液(pH=8.6)	實驗Ⅱ: 產生白色沉淀及少量無色氣泡，2min,后出現明顯的灰綠色
	0.8mol/L(NH4)2Fe(SO4)2溶液(pH=4.0)	1mol/LNaHCO3溶液(pH=8.6)	實驗Ⅲ: 產生白色沉淀及無色氣泡，較長時間保持白色

（1）實驗I中產生HCO3-和紅褐色沉淀的離子方程式為___________

（2）實驗Ⅱ中產生FeCO3的離子方程式為___________

（3）為了探究實驗Ⅲ中NH4+所起的作用，甲同學設計了實驗Ⅳ進行探究:

	操作	現象
實驗Ⅳ	向0.8mol/LFeSO4溶液中加入_____，再加入一定量Na2SO4固體配制成混合溶液(已知Na+對實驗無影響，忽略混合后溶液體積變化)。再取該溶液一滴管，與2mL1mol/LNaHCO3溶液混合	與實驗Ⅲ現象相同

實驗Ⅳ中加入Na2SO4固體的目的是_____

對比實驗Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，甲同學得出結論:NH4+水解產生H+,降低溶液pH,減少了副產物Fe(OH)2的產生。

乙同學認為該實驗方案不夠嚴謹，應補充的對比實驗操作是_____.再取該溶液一滴管2mL 1mol/L NaHCO3溶液混合。

（4）小組同學進一步討論認為,定性實驗現象并不能直接證明實驗Ⅲ中FeCO3的純度最高。需要利用如圖所示的裝置進行定量測定。

分別將實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的沉淀進行過濾、洗滌、干燥后稱量，然后轉移至A處的廣口瓶中。反應完成后通入N2的作用是_______。為測定FeCO3的純度，除樣品總質量外，還需測定的物理量是_________

（5）實驗反思:經測定，實驗Ⅲ中的FeCO3純度高于實驗Ⅰ和實驗Ⅱ。通過以上實驗分析。制備FeCO3實驗成功的關鍵因素是__________.

Answer 1

【答案】 4Fe2+ + 8CO32 + O2 + 10H2O 4Fe(OH)3↓ + 8HCO3 Fe2+ + 2HCO3 FeCO3↓+ CO2↑ + H2O 硫酸至pH=4.0 控制SO42-濃度，排除干擾 向已調至pH=4、0.8 mol/L FeSO4溶液中加入Na2SO4固體至c(SO42-)=1.6 mol/L 使產生的CO2被充分吸收 C中U形管的增重 調節溶液pH

【解析】試題分析：（1）實驗I中FeSO4、Na2CO3發生雙水解反應生成氫氧化亞鐵和NaHCO3，氫氧化亞鐵被氧氣氧化為氫氧化鐵；（2）實驗Ⅱ中FeSO4、NaHCO3發生反應生成白色沉淀FeCO3及少量無色氣體二氧化碳；（3）探究實驗Ⅲ中NH4+所起的作用，應控制溶液PH、SO42-濃度與0.8mol/L(NH4)2Fe(SO4)2溶液相同；加入Na2SO4固體應控制c(SO42-)=1.6 mol/L；（4）根據題意，通過堿石灰吸收二氧化碳的質量，定量計算FeCO3的純度；（5）根據對比，實驗Ⅲ的PH小于實驗Ⅰ和實驗Ⅱ；

解析：（1）實驗I中FeSO4、Na2CO3發生雙水解反應生成氫氧化亞鐵和NaHCO3，氫氧化亞鐵被氧氣氧化為氫氧化鐵，總反應的離子方程式是4Fe2+ + 8CO32 + O2 + 10H2O 4Fe(OH)3↓ + 8HCO3；（2）實驗Ⅱ中FeSO4、NaHCO3發生反應生成白色沉淀FeCO3及少量無色氣體二氧化碳，反應離子方程式是Fe2+ + 2HCO3 FeCO3↓+ CO2↑ + H2O；（3）探究實驗Ⅲ中NH4+所起的作用，應控制溶液PH、SO42-濃度0.8mol/L(NH4)2Fe(SO4)2溶液相同，所以向0.8mol/LFeSO4溶液中加入硫酸至pH=4.0，再加入一定量Na2SO4固體配制成混合溶液的目的是控制SO42-濃度，排除干擾；應補充的對比試驗是向已調至pH=4、0.8 mol/L FeSO4溶液中加入Na2SO4固體至c(SO42-)=1.6 mol/L，再取該溶液一滴管2mL 1mol/L NaHCO3溶液混合。（4）根據題意，通過堿石灰吸收二氧化碳的質量，定量計算FeCO3的純度，所以通入氮氣的目的是使產生的CO2被堿石灰充分吸收；除樣品總質量外，還需測定的物理量是C中U形管的增重；（5）根據對比，實驗Ⅲ的PH小于實驗Ⅰ和實驗Ⅱ，所以制備FeCO3實驗成功的關鍵因素是調節溶液pH。