Question

柠檬酸亚铁（FeC₆H₆O₇）是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾通过下列反应制备：FeSO₄+Na₂CO₃═FeCO₃↓+Na₂SO₄  FeCO₃+C₆H₈O₇═FeC₆H₆O₇+CO₂↑+H₂O 下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH．

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3+	1.1	3.2
Al^3+	3.0	5.0
Fe^2+	5.8	8.8

（1）制备FeCO₃时，选用的加料方式是______ （填字母），原因是______．
a．将FeSO₄溶液与Na2CO₃溶液同时加入到反应容器中
b．将FeSO₄溶液缓慢加入到盛有Na₂CO₃溶液的反应容器中
c．将Na₂CO₃溶液缓慢加入到盛有FeSO₄溶液的反应容器中
（2）生成的FeCO₃沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是______．
（3）将制得的FeCO₃加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80℃下搅拌反应．①铁粉的作用是______．②反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是______．
（4）最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体．分离过程中加入无水乙醇的目的是______．
（5）某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃） 出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁．请结合如图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO₄•7H₂O晶体的实验步骤（可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液）：向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，______，得到FeSO₄溶液，______，得到FeSO₄•7H₂O 晶体．

Answer

（1）利用Na2CO3溶液和FeSO4溶液反应制备FeCO3，由于Na2CO3溶液碱性很强，可能会生成Fe（OH）2沉淀，为避免生成Fe（OH）2沉淀，应将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中；
（2）判断沉淀是否洗净的方法：取最后一次洗涤的滤液，检测滤液中是否存在未洗涤干净的杂质．首先要弄清沉淀上的杂质是什么，然后再去检测里面的离子．本题中FeCO3的制备是用Na2CO3溶液和FeSO4溶液的反应，因而沉淀表面可能会有Na2SO4杂质，因而应该检验最后一次洗涤滤液中是否含有SO42-，即该题便转化成SO42-的检验；
（3）因+2的Fe元素易被空气中的氧气氧化，制备柠檬酸亚铁过程中应尽量避免与氧气接触．加入铁粉的目的就是与柠檬酸反应产生H2，形成一个无氧的环境．除去过量的铁粉可直接加入适量的柠檬酸，反应也生成了需要的产品柠檬酸亚铁，不会引入杂质．
（4）最后的溶液经浓缩形成柠檬酸亚铁的饱和溶液，要得到尽可能多的柠檬酸亚铁晶体，可加入无水乙醇，可以降低柠檬酸亚铁的溶解度，从而获得更多的产品．
（5）由硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3 ）制备FeSO4•7H2O晶体，要弄清楚流程中每一步的原理和注意事项．向烧渣中加入足量的稀硫酸，Fe2O3、Al2O3均会与硫酸反应，分别生成Fe2（SO4）2和Al2（SO4）2，SiO2不反应，先过滤把SiO2除去，然后向滤液中加入足量的铁粉，将Fe3+转化成Fe2+，根据金属离子沉淀的pH值，然后通过滴加NaOH溶液调节pH至5.0把Al3+除去，过滤，即得到FeSO4溶液，再根据绿矾溶解度曲线，60℃时绿矾的溶解度最大，可加热浓缩到60℃的饱和溶液，然后放在冰水中冷却，冷却结晶至0℃，此时析出的晶体是最多的，之后过滤，洗涤，低温烘干．
【解析】
（1）利用Na2CO3溶液和FeSO4溶液反应制备FeCO3，由于Na2CO3溶液碱性很强，可能会生成Fe（OH）2沉淀，为避免生成Fe（OH）2沉淀，应将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中；
故答案为：c，避免生成Fe（OH）2沉淀；
（2）判断沉淀是否洗净的方法：取最后一次洗涤的滤液，检测滤液中是否存在未洗涤干净的杂质．首先要弄清沉淀上的杂质是什么，然后再去检测里面的离子．本题中FeCO3的制备是用Na2CO3溶液和FeSO4溶液的反应，因而沉淀表面可能会有Na2SO4杂质，因而应该检验最后一次洗涤滤液中是否含有SO42-，即该题便转化成SO42-的检验．具体操作为：取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净；
故答案为：取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净；
（3）因+2的Fe元素易被空气中的氧气氧化，制备柠檬酸亚铁过程中应尽量避免与氧气接触．加入铁粉的目的就是与柠檬酸反应产生H2，形成一个无氧的环境．除去过量的铁粉可直接加入适量的柠檬酸，反应也生成了需要的产品柠檬酸亚铁，不会引入杂质；
故答案为：防止+2价的铁元素被氧化，加入适量柠檬酸让铁粉反应完全；
（4）最后的溶液经浓缩形成柠檬酸亚铁的饱和溶液，要得到尽可能多的柠檬酸亚铁晶体，可加入无水乙醇，可以降低柠檬酸亚铁的溶解度，从而获得更多的产品；
故答案为：降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于晶体析出；
（5）由硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3 ）制备FeSO4•7H2O晶体，要弄清楚流程中每一步的原理和注意事项．向烧渣中加入足量的稀硫酸，Fe2O3、Al2O3均会与硫酸反应，分别生成Fe2（SO4）2和Al2（SO4）2，SiO2不反应，先过滤把SiO2除去，然后向滤液中加入足量的铁粉，将Fe3+转化成Fe2+，根据金属离子沉淀的pH值，然后通过滴加NaOH溶液调节pH至5.0把Al3+除去，过滤，即得到FeSO4溶液，再根据绿矾溶解度曲线，60℃时绿矾的溶解度最大，可加热浓缩到60℃的饱和溶液，然后放在冰水中冷却，冷却结晶至0℃，此时析出的晶体是最多的，之后过滤，洗涤，低温烘干；
故答案为：过滤向反应液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤或“过滤，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤；（滴加稀硫酸酸化，）加热浓缩得到60℃饱和溶液，冷却至0℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥；