Question

【題目】碳酸亞鐵(白色固體，難溶于水)是種重要的工業(yè)原料，可用于制備補(bǔ)血?jiǎng)┤樗醽嗚F。某研究小組 通過下列實(shí)驗(yàn)，尋找利用復(fù)分解反應(yīng)制各FeCO3的最佳方案:

實(shí)驗(yàn)	試劑		現(xiàn)象
	滴管	試管
	0.8mol/LFeSO4溶液(pH=4.5)	1mol/LNa2CO3溶液(pH=11.9)	實(shí)驗(yàn)Ⅰ:立即產(chǎn)生灰綠色沉淀，后出現(xiàn)明顯的紅褐色
	0.8mol/LFeSO4溶液(pH=4.5)	1mol/LNaHCO3溶液(pH=8.6)	實(shí)驗(yàn)Ⅱ: 產(chǎn)生白色沉淀及少量無色氣泡，2min,后出現(xiàn)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(shí)驗(yàn)Ⅲ: 產(chǎn)生白色沉淀及無色氣泡，較長時(shí)間保持白色

（1）實(shí)驗(yàn)I中產(chǎn)生HCO3-和紅褐色沉淀的離子方程式為___________

（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ中產(chǎn)生FeCO3的離子方程式為___________

（3）為了探究實(shí)驗(yàn)Ⅲ中NH4+所起的作用，甲同學(xué)設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)Ⅳ進(jìn)行探究:

	操作	現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)Ⅲ現(xiàn)象相同

實(shí)驗(yàn)Ⅳ中加入Na2SO4固體的目的是_____

對比實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，甲同學(xué)得出結(jié)論:NH4+水解產(chǎn)生H+,降低溶液pH,減少了副產(chǎn)物Fe(OH)2的產(chǎn)生。

乙同學(xué)認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)方案不夠嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)補(bǔ)充的對比實(shí)驗(yàn)操作是_____.再取該溶液一滴管2mL 1mol/L NaHCO3溶液混合。

（4）小組同學(xué)進(jìn)一步討論認(rèn)為,定性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不能直接證明實(shí)驗(yàn)Ⅲ中FeCO3的純度最高。需要利用如圖所示的裝置進(jìn)行定量測定。

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

（5）實(shí)驗(yàn)反思:經(jīng)測定，實(shí)驗(yàn)Ⅲ中的FeCO3純度高于實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ。通過以上實(shí)驗(yàn)分析。制備FeCO3實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)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(diào)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(chǎn)生的CO2被充分吸收 C中U形管的增重 調(diào)節(jié)溶液pH

【解析】試題分析：（1）實(shí)驗(yàn)I中FeSO4、Na2CO3發(fā)生雙水解反應(yīng)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(shí)驗(yàn)Ⅱ中FeSO4、NaHCO3發(fā)生反應(yīng)生成白色沉淀FeCO3及少量無色氣體二氧化碳；（3）探究實(shí)驗(yàn)Ⅲ中NH4+所起的作用，應(yīng)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(yīng)控制c(SO42-)=1.6 mol/L；（4）根據(jù)題意，通過堿石灰吸收二氧化碳的質(zhì)量，定量計(jì)算FeCO3的純度；（5）根據(jù)對比，實(shí)驗(yàn)Ⅲ的PH小于實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ；

解析：（1）實(shí)驗(yàn)I中FeSO4、Na2CO3發(fā)生雙水解反應(yīng)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(yīng)的離子方程式是4Fe2+ + 8CO32 + O2 + 10H2O 4Fe(OH)3↓ + 8HCO3；（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ中FeSO4、NaHCO3發(fā)生反應(yīng)生成白色沉淀FeCO3及少量無色氣體二氧化碳，反應(yīng)離子方程式是Fe2+ + 2HCO3 FeCO3↓+ CO2↑ + H2O；（3）探究實(shí)驗(yàn)Ⅲ中NH4+所起的作用，應(yīng)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(yīng)補(bǔ)充的對比試驗(yàn)是向已調(diào)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(jù)題意，通過堿石灰吸收二氧化碳的質(zhì)量，定量計(jì)算FeCO3的純度，所以通入氮?dú)獾哪康氖鞘巩a(chǎn)生的CO2被堿石灰充分吸收；除樣品總質(zhì)量外，還需測定的物理量是C中U形管的增重；（5）根據(jù)對比，實(shí)驗(yàn)Ⅲ的PH小于實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ，所以制備FeCO3實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素是調(diào)節(jié)溶液pH。