Question

檸檬酸亞鐵(FeC₆H₆O₇)是一種易吸收的高效鐵制劑，可由綠礬(FeSO₄·7H₂O)通過下列反應制備：
FeSO₄＋Na₂CO₃=FeCO₃↓＋Na₂SO₄
FeCO₃＋C₆H₈O₇=FeC₆H₆O₇＋CO₂↑＋H₂O
下表列出了相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L^－1計算)。

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3＋	1.1	3.2
Al3＋	3.0	5.0
Fe2＋	5.8	8.8

 
(1)制備FeCO₃時，選用的加料方式是       (填字母)，原因是                        。
a．將FeSO₄溶液與Na₂CO₃溶液同時加入到反應容器中
b．將FeSO₄溶液緩慢加入到盛有Na₂CO₃溶液的反應容器中
c．將Na₂CO₃溶液緩慢加入到盛有FeSO₄溶液的反應容器中
(2)生成的FeCO₃沉淀需經充分洗滌，檢驗洗滌是否完全的方法是                        。
(3)將制得的FeCO₃加入到足量檸檬酸溶液中，再加入少量鐵粉，80 ℃下攪拌反應。①鐵粉的作用是                                          。
②反應結束后，無需過濾，除去過量鐵粉的方法是                                    。
(4)最后溶液經濃縮、加入適量無水乙醇、靜置、過濾、洗滌、干燥，獲得檸檬酸亞鐵晶體。分離過程中加入無水乙醇的目的是                     。
(5)某研究性學習小組欲從硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃)出發，先制備綠礬，再合成檸檬酸亞鐵。請結合下圖的綠礬溶解度曲線，補充完整由硫鐵礦燒渣制備FeSO₄·7H₂O晶體的實驗步驟(可選用的試劑：鐵粉、稀硫酸和NaOH溶液)：向一定量燒渣中加入足量的稀硫酸充分反應，       ，得到FeSO₄溶液，       ，得到FeSO₄·7H₂O晶體。

Answer 1

(1)c　避免生成Fe(OH)₂沉淀
(2)取最后一次的洗滌濾液1～2 mL于試管中，向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無白色沉淀產生，則表明已洗滌干凈
(3)①防止＋2價的鐵元素被氧化　②加入適量檸檬酸讓鐵粉反應完全
(4)降低檸檬酸亞鐵在水中的溶解量，有利于晶體析出
(5)“(過濾，)向反應液中加入足量的鐵粉，充分攪拌后，滴加NaOH溶液調節反應液的pH約為5，過濾”或“過濾，向濾液中滴加過量的NaOH溶液，過濾，充分洗滌固體，向固體中加入足量稀硫酸至固體完全溶解，再加入足量的鐵粉，充分攪拌后，過濾”　(滴加稀硫酸酸化，)加熱濃縮得到60 ℃飽和溶液，冷卻至0 ℃結晶，過濾，少量冰水洗滌，低溫干燥

本題考查化學實驗，意在考查考生的實驗操作能力及實驗設計能力，同時考查了考生對鐵及其化合物性質的理解與應用能力。(1)碳酸鈉溶液水解顯堿性，Fe^2＋在堿性環境中會生成氫氧化亞鐵沉淀，故應在硫酸亞鐵中加入碳酸鈉溶液。(2)檢驗FeCO₃沉淀是否洗滌干凈，即檢驗洗滌液中是否含有SO₄^2－，可以用酸化的氯化鋇溶液檢驗，若無白色沉淀產生，則表明已洗滌干凈。(3)Fe^2＋具有還原性，易被空氣中的氧氣氧化，加入鐵粉可以防止其被氧化。鐵可與酸(檸檬酸)反應，故可用檸檬酸直接處理多余的鐵粉，使之生成檸檬酸亞鐵。(4)加入乙醇可以抑制檸檬酸亞鐵在水中的溶解，提高檸檬酸亞鐵的產率。(5)硫鐵礦燒渣與稀硫酸反應，生成硫酸鐵和硫酸鋁，二氧化硅不溶于稀硫酸，故接下來的操作是“過濾”，濾液中含有鐵離子和鋁離子，向濾液中加入足量的強堿，鐵離子以沉淀的形式析出，鋁元素以偏鋁酸根離子的形式存在于溶液中，再過濾，濾渣為氫氧化鐵，加硫酸得到硫酸鐵，然后再加鐵粉生成硫酸亞鐵；最后加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、低溫干燥，即得硫酸亞鐵晶體(綠礬)。