Question

17．檸檬酸鐵銨是一種鐵質(zhì)強(qiáng)化劑，可治療缺鐵性貧血．該鹽極易潮解，溶于水，不溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，見光易轉(zhuǎn)化為亞鐵鹽．其實(shí)驗(yàn)室制備過程和工業(yè)生產(chǎn)流程分別如下：
（一）實(shí)驗(yàn)室制備過程：
FeSO₄溶液$→_{①}^{NaClO_{3}/80℃}$Fe₂（SO₄）₃$→_{②}^{NH_{3}H_{2}O}$Fe（OH）₃↓$→_{③}^{C_{6}H_{5}O_{7}H_{3}}$Fe（C₆H₅O₇）$→_{④}^{氨水}$（NH₄）₃Fe（C₆H₅O₇）₂
（二）工業(yè)生產(chǎn)流程：
硫酸亞鐵$→_{①}^{氯化鈉}$氫氧化鐵$→_{②}^{檸檬酸}$成鹽$→_{③}^{氨水/檸檬酸}$溶液$\stackrel{過濾}{→}$濾液→…$\stackrel{洗滌}{→}$ $\stackrel{干燥}{→}$成品
已知：
Fe（OH）₃+C₆H₅O₇H₃（檸檬酸）═Fe（C₆H₅O₇）（檸檬酸鐵）+3H₂O
3NH₃•H₂O+C₆H₅O₇H₃（檸檬酸）═（NH₄）₃C₆H₅O₇（檸檬酸銨）+3H₂O
Fe（C₆H₅O₇）+（NH₄）₃C₆H₅O₇═（NH₄）₃Fe（C₆H₅O₇）₂（檸檬酸鐵銨）
請回答下列問題：
（一）實(shí)驗(yàn)室制備過程中，高純度、合適緊密結(jié)構(gòu)的氫氧化鐵制備是生成檸檬酸鐵銨的關(guān)鍵步驟：
（1）第①步中氯酸鈉氧化硫酸亞鐵時(shí)，下列裝置最適合的是D．
（2）若要檢驗(yàn)第①步反應(yīng)后的溶液中不存在Fe²⁺，下列試劑最合適的是D．
A．KSCN溶液               B．KSCN溶液和氯水
C．酸性高錳酸鉀溶液         D．鐵氰化鉀溶液
（3）第②步中反應(yīng)時(shí)間與產(chǎn)品的含鐵量的關(guān)系如圖所示，在26min后含鐵量隨著反應(yīng)時(shí)間的延長而降低，其主要原因是反應(yīng)時(shí)間過長，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)緊密的氫氧化鐵，難以被檸檬酸溶解，導(dǎo)致產(chǎn)品含鐵量降低．請分析26min前含鐵量隨著反應(yīng)時(shí)間的延長而增加的主要原因是26min前隨著滴加時(shí)間的延長氨水與硫酸鐵反應(yīng)更充分，產(chǎn)生更多結(jié)構(gòu)合適易被檸檬酸溶解的氫氧化鐵，從而增加含鐵量．
（4）檢驗(yàn)氫氧化鐵是否完全洗滌干凈的具體實(shí)驗(yàn)操作是取少量最后一次洗滌液于2支試管中，分別滴加酸化的BaCl₂、AgNO₃溶液，均無白色沉淀產(chǎn)生，證明洗滌干凈．

（二）在工業(yè)生產(chǎn)流程中
（5）下列關(guān)于工業(yè)生產(chǎn)流程的說法正確的是AC．
A．第①步用大量的NaClO₃氧化Fe²⁺時(shí)，可消耗H⁺，促進(jìn)產(chǎn)生的Fe³⁺水解產(chǎn)生Fe（OH）₃
B．第①步中的NaClO₃可以用稀硝酸溶液代替
C．第②步中為加快Fe（OH）₃的溶解速率，可采用攪拌或適當(dāng)升高溫度
D．第③步中的檸檬酸是起調(diào)節(jié)溶液pH作用，可用稀硫酸代替
（6）第④步后，為制得成品，后續(xù)操作步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾．
（7）在室溫下，將所得的成品用無水乙醇進(jìn)行浸泡2次，從而得到精制產(chǎn)品，選擇用無水乙醇進(jìn)行浸泡的優(yōu)點(diǎn)是①無水乙醇可溶解檸檬酸等有機(jī)雜質(zhì)，提高產(chǎn)品純度；②減少檸檬酸鐵銨的溶解損失；③乙醇易揮發(fā)，不易殘留．（寫出兩點(diǎn)）

Answer 1

分析 檸檬酸鐵銨制備：在酸性條件下氯酸鈉氧化硫酸亞鐵，反應(yīng)方程式為：NaClO₃+6FeSO₄+3H₂SO₄=NaCl+3Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，加入氨水，硫酸鐵和一水合氨發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和硫酸銨，反應(yīng)方程式為：Fe₂（SO₄）₃+6NH₃•H₂O=2Fe（OH）₃↓+3（NH₄）₂SO₄，加入檸檬酸發(fā)生Fe（OH）₃+C₆H₅O₇H₃（檸檬酸）═Fe（C₆H₅O₇）（檸檬酸鐵）+3H₂O，加入氨水，發(fā)生3NH₃•H₂O+C₆H₅O₇H₃（檸檬酸）═（NH₄）₃C₆H₅O₇（檸檬酸銨）+3H₂O，F(xiàn)e（C₆H₅O₇）+（NH₄）₃C₆H₅O₇═（NH₄）₃Fe（C₆H₅O₇）₂（檸檬酸鐵銨），制得檸檬酸鐵銨．
（一）（1）氯酸鈉氧化硫酸亞鐵，需溫度控制在80℃，比較裝置的異同以及反應(yīng)的條件選擇所需儀器；
（2）亞鐵離子可以用KSCN溶液和氯水、高錳酸鉀溶液、K₃[Fe（CN）₆]檢驗(yàn)，比較；
（3）根據(jù)題干信息：反應(yīng)時(shí)間過長，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)緊密的氫氧化鐵，難以被檸檬酸溶解進(jìn)行解答；
（4）氫氧化鐵未完全洗滌干凈，含有雜質(zhì)離子硫酸根離子，根據(jù)硫酸根離子的檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)；
（二）（5）A．鐵離子水解生成氫氧化鐵和氫離子，NaClO₃氧化Fe²⁺，消耗H⁺，促進(jìn)產(chǎn)生的Fe³⁺水解；
B．硝酸具有強(qiáng)氧化性，能氧化產(chǎn)物氯離子生成氯氣，同時(shí)引入雜質(zhì)離子；
C．大多數(shù)固體溶解度隨著溫度的升高而升高；
D．稀硫酸能和氫氧化鐵反應(yīng)；
（6）從溶液中獲取固體溶質(zhì)，通常采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，洗滌干燥得到成品；
（7）無水乙醇屬于常用的有機(jī)溶劑，易揮發(fā)．

解答 解：（一）（1）A．在酸性條件下氯酸鈉氧化硫酸亞鐵，反應(yīng)方程式為：NaClO₃+6FeSO₄+3H₂SO₄=NaCl+3Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，氯酸鈉氧化硫酸亞鐵，無需球形干燥管進(jìn)行干燥，故A錯(cuò)誤；
B．氯酸鈉氧化硫酸亞鐵，需溫度控制在80℃，裝置B用酒精燈加熱，不便于控制溫度，反應(yīng)中無需用冷凝管冷凝反應(yīng)物、產(chǎn)物，故B錯(cuò)誤；
C．氯酸鈉氧化硫酸亞鐵，需溫度控制在80℃，裝置C無溫度計(jì)，故C錯(cuò)誤；
D．用溫度計(jì)控制水浴的溫度，符合氯酸鈉氧化硫酸亞鐵80℃的要求，因需酸化，圖中左部分有加液器需加硫酸，有防止倒吸的裝置，防止副產(chǎn)物二氧化硫等易溶于水的物質(zhì)溶于水產(chǎn)生倒吸，符合條件，故D正確；
故答案為：D；
（2）亞鐵離子與KSCN溶液不反應(yīng)，先加KSCN溶液，無現(xiàn)象，再加氯水變紅，可檢驗(yàn)亞鐵離子，酸性高錳酸鉀溶液能被亞鐵離子還原而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，可檢驗(yàn)亞鐵離子，亞鐵離子和鐵氰化鉀反應(yīng)3Fe²⁺+[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓，生成藍(lán)色沉淀，所以亞鐵離子可以用K₃[Fe（CN）₆]檢驗(yàn)，現(xiàn)象最明顯，D最合適，
故答案為：D；
（3）加入氨水，硫酸鐵和一水合氨發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和硫酸銨，反應(yīng)方程式為：Fe₂（SO₄）₃+6NH₃•H₂O=2Fe（OH）₃↓+3（NH₄）₂SO₄，26min前隨著滴加時(shí)間的延長氨水與硫酸鐵反應(yīng)更充分，產(chǎn)生更多結(jié)構(gòu)合適易被檸檬酸溶解的氫氧化鐵，從而增加含鐵量，
故答案為：26min前隨著滴加時(shí)間的延長氨水與硫酸鐵反應(yīng)更充分，產(chǎn)生更多結(jié)構(gòu)合適易被檸檬酸溶解的氫氧化鐵，從而增加含鐵量；
（4）硫酸鐵和一水合氨發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和硫酸銨，氫氧化鐵未完全洗滌干凈，含有雜質(zhì)離子硫酸根離子，檢驗(yàn)氫氧化鐵是否完全洗滌干凈，取少量最后一次洗滌液于2支試管中，分別滴加酸化的BaCl₂、AgNO₃溶液，均無白色沉淀產(chǎn)生，證明洗滌干凈，
故答案為：取少量最后一次洗滌液于2支試管中，分別滴加酸化的BaCl₂、AgNO₃溶液，均無白色沉淀產(chǎn)生，證明洗滌干凈；
（二）（5）A．Fe³⁺水解：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，第①步用大量的NaClO₃氧化Fe²⁺時(shí)，可消耗H⁺，促進(jìn)產(chǎn)生的Fe³⁺水解產(chǎn)生Fe（OH）₃，故A正確；
B．第①步中的NaClO₃，若用稀硝酸溶液代替，稀硝酸氧化產(chǎn)物中的氯離子生成氯氣，硫酸鐵中混有硝酸鐵，故B錯(cuò)誤；
C．采用攪拌可加快固體溶解，適當(dāng)升高溫度也能加快Fe（OH）₃的溶解速率，故C正確；
D．第③步中的檸檬酸是起調(diào)節(jié)溶液pH作用，不用稀硫酸代替，因稀硫酸能和氫氧化鐵發(fā)生中和反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AD；
（6）檸檬酸鐵銨溶于水，見光易轉(zhuǎn)化為亞鐵鹽，通常采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，洗滌干燥得到成品，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾；
（7）在室溫下，將所得的成品用無水乙醇進(jìn)行浸泡2次，從而得到精制產(chǎn)品，選擇用無水乙醇進(jìn)行浸泡是因?yàn)椋孩贌o水乙醇可溶解檸檬酸等有機(jī)雜質(zhì)，提高產(chǎn)品純度；②減少檸檬酸鐵銨的溶解損失；③乙醇易揮發(fā)，不易殘留，
故答案為：①無水乙醇可溶解檸檬酸等有機(jī)雜質(zhì)，提高產(chǎn)品純度；②減少檸檬酸鐵銨的溶解損失；③乙醇易揮發(fā)，不易殘留．

點(diǎn)評 本題考查檸檬酸鐵銨的制備、實(shí)驗(yàn)原理的分析及混合物的分離與提純等實(shí)驗(yàn)基本操作，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，題目難度中等．