Question

10．乳酸亞鐵（[CH₃CH（OH）COO]₂Fe•3H₂O，Mr=288）是一種常用的補鐵劑，可通過乳酸與碳酸亞鐵反應制得：
CH₃CH（OH）COOH+FeCO₃+2H₂O→[CH₃CH（OH）COO]₂Fe•3H₂O+CO₂↑．
已知FeCO₃易被氧化：4FeCO₃+6H₂O+O₂=4Fe（OH）₃+4CO₂
某興趣小組用FeCl₂（用鐵粉和稀鹽酸制得）和NH₄HCO₃制備FeCO₃的裝置示意圖如下，回答下列問題：
（1）NH₄HCO₃盛放在裝置C中（填字母），該裝置中涉及的主要反應的離子方程式Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（2）將生成的FeCl₂溶液和NH₄HCO₃溶液混合時的操作是關閉活塞3，打開活塞2．
（3）將制得的FeCO₃加入到足量乳酸溶液中，再加入少量鐵粉，75℃下攪拌反應．鐵粉的作用是防止+2價的鐵元素被氧化；反應結束后，無需過濾，除去過量鐵粉的方法是加入適量乳酸讓鐵粉反應完全．
（4）該興趣小組用KMnO₄法測定樣品中亞鐵含量進而計算產品中乳酸亞鐵的質量分數，發(fā)現產品的質量分數總是大于100%，其原因可能是乳酸根離子中含有羥基，被酸性高錳酸鉀溶液氧化．
經查閱文獻后，該興趣小組改用鈰（Ce）量法測定產品中Fe²⁺的含量．取2.880g產品配成100mL溶液，每次取20.00mL，進行必要處理，用0.1000mol•L^-1Ce（SO₄）₂標準溶液滴定至終點，平均消耗Ce（SO₄）₂19.70mL．滴定反應如下：Ce⁴⁺+Fe²⁺=Ce³⁺+Fe³⁺，則產品中乳酸亞鐵的質量分數為98.5%．

Answer 1

分析 亞鐵離子容易被氧氣氧化，制備過程中應在無氧環(huán)境中進行，Fe與鹽酸反應制備氯化亞鐵，利用反應生成的氫氣排盡裝置中的空氣，故B制備氯化亞鐵，C裝置中FeCl₂和NH₄HCO₃發(fā)生反應：FeCl₂+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+2NH₄Cl+CO₂↑+H₂O，利用生成氫氣，使B裝置中氣壓增大，將B裝置中的氯化亞鐵溶液壓入C中，
（1）分析裝置圖和反應原理可知稀鹽酸在A中加入，NH₄HCO₃盛放在裝置C中；
（2）利用生成氫氣，使B裝置中氣壓增大，將B裝置中的氯化亞鐵溶液壓入C中；
（3）實驗目的是制備乳酸亞鐵晶體，加入Fe粉，防止Fe²⁺離子被氧化，過量的鐵粉用乳酸除去，Fe被充分利用；
（4）乳酸根中含有羥基，可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化，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；
根據離子方程式計算20mL溶液中n（Fe²⁺），進而計算100mL含有n（Fe²⁺），再根據m=nM計算乳酸亞鐵晶體的質量，進而計算產品中乳酸亞鐵晶體的質量分數．

解答 解：亞鐵離子容易被氧氣氧化，制備過程中應在無氧環(huán)境中進行，Fe與鹽酸反應制備氯化亞鐵，利用反應生成的氫氣排盡裝置中的空氣，故B制備氯化亞鐵，C裝置中FeCl₂和NH₄HCO₃發(fā)生反應：FeCl₂+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+2NH₄Cl+CO₂↑+H₂O，利用生成氫氣，使B裝置中氣壓增大，將B裝置中的氯化亞鐵溶液壓入C中；
（1）由上述分析可知，NH₄HCO₃盛放在裝置C中，該裝置中涉及的主要反應的離子方程式：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：C；Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（2）利用生成氫氣，使B裝置中氣壓增大，將B裝置中的氯化亞鐵溶液壓入C中，具體操作為：關閉活塞3，打開活塞2；
故答案為：關閉活塞3，打開活塞2；
（3）Fe²⁺離子易被氧化為Fe³⁺離子，實驗目的是制備乳酸亞鐵晶體，加入Fe粉，防止Fe²⁺離子被氧化，過量的鐵粉可以充分利用，得到乳酸亞鐵，加入適量乳酸讓鐵粉反應完全，
故答案為：防止Fe²⁺離子被氧化；加入適量乳酸讓鐵粉反應完全；
（4）乳酸根中含有羥基，可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化，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%；
由：Ce⁴⁺+Fe²⁺=Ce³⁺+Fe³⁺，可知20mL溶液中n（Fe²⁺）=n（Ce⁴⁺）=0.1000mol/L×0.0197L=0.00197mol，
故100mL含有n（Fe²⁺）=0.00197mol×$\frac{100mL}{20mL}$=0.00985mol，故產品中乳酸亞鐵晶體的質量分數為$\frac{0.00985mol×288g/mol}{2.88g}$×100%=98.5%，
故答案為：乳酸根離子中含有羥基，被酸性高錳酸鉀溶液氧化；98.5%．

點評 本題考查實驗制備方案，涉及化學儀器識別、對操作的分析評價、物質分離提純、氧化還原反應滴定應用等，明確原理是解題關鍵，是對學生綜合能力的考查，難度中等