Question

磷酸铁（FePO₄•2H₂O，难溶于水的米白色固体）可用于生成药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料，实验室可通过下列实验制备磷酸铁．

（1）称取一定量已除去油污的废铁屑，加入稍过量的稀硫酸，加热、搅拌，反应一段时间后过滤．反应加热的目的是_____．

（2）向滤液中加入一定量H₂O₂氧化Fe²⁺，为使滤液中的Fe²⁺完全被H₂O₂氧化成Fe³⁺，下列实验条件控制正确的是_____（填字母编号）．

A．加入适当过量的H₂O₂溶液    B．缓慢滴加H₂O₂溶液并搅拌

C．加热，使反应在较高温度下进行      D．用氨水调节溶液pH＝7

（3）往含有Fe³⁺的溶液中加入一定量的Na₂HPO₄溶液（溶液显碱性），搅拌、过滤、洗漆、干燥得到FePO₄•2H₂O．若反应得到的FePO₄•2H₂O固体呈棕黄色，则磷酸铁中混有的杂质可能为_____．

（4）实验过程中用H₂O₂氧化Fe²⁺之前，为确定加入H₂O₂的量，需先用K₂Cr₂O₇标准溶液滴定滤液中的Fe²⁺，离子方程式为：CrO+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O

①在向滴定管注入K₂Cr₂O₇标准溶液前，滴定管需要检漏、_____和_____．

②若滴定x mL含Fe²⁺的滤液消耗a mol•L^﹣1K₂Cr₂O₇标准溶液b mL，则滤液中c（Fe²⁺）＝_____ mol•L^﹣1．

Answer

加快铁和稀硫酸的反应速率 A、B Fe(OH)3 用蒸馏水洗净 用K2Cr2O7标准溶液润洗2～3次 mol•L﹣1

【解析】

(1)根据影响化学反应速率的因素分析；

(2)向滤液中加入一定量H2 O2氧化Fe2+，为使滤液中的Fe2+完全被H2O2氧化成Fe3+，考虑H2O2的分解，温度不能太高，结合具体的操作分析；
(3)根据碱性条件下，Fe3+会变成Fe(OH)3，且FePO4•2H2O为难溶于水的米白色固体，最终得到FePO4•2H2O固体呈棕黄色进行判断；

(4)根据滴定原理和实验步骤进行解答。

(1)称取一定量已除去油污的废铁屑，加入稍过量的稀硫酸，加热可以加快铁和稀硫酸的反应速率，故答案：加快铁和稀硫酸的反应速率；
(2) A. H2O2具有强氧化性，能把滤液中的Fe2+完全氧化成Fe3+，所以需加入适当过量的H2O2溶液，故A正确；

B.缓慢滴加 H2O2溶液并搅拌，避免局部反应带来的干扰，使溶液中离子间反应更充分，故B正确；
C. H2O2不稳定，受热易分解。加热，能促进化学反应的速率，考虑到H2O2受热易分解，适当加热可以，但温度不能太高，故C错误；
D.用氨水调节溶液pH = 7，此时溶液中已经生成Fe(OH)3沉淀，操作目的是把氧化的Fe2+变为Fe3+，并不是除杂，故D错误；
故答案为：A、B ；
(3)往含有Fe3+的溶液中加入一定量的Na2HPO4溶液(溶液显碱性)，最终得到FePO4•2H2O固体呈棕黄色，由于FePO4•2H2O是难溶于水的米白色固体，可以判断掺入了杂质，考虑到碱性条件下可能产生Fe(OH)3杂质，颜色比较符合，所以磷酸铁中混有的杂质可能为Fe(OH)3，故答案为：Fe(OH)3；
(4)①将标准液装入滴定管前，需要检漏，先用蒸馏水洗净滴定管，再用K2Cr2O7标准液润洗2~3次，故答案为：用蒸馏水洗净；用K2Cr2O7标准溶液润洗2～3次；

②由电子守恒原理可得反应关系为：Cr2O72-6 Fe2+，若滴定x mL含Fe2+的滤液消耗a mol•L﹣1K2Cr2O7标准溶液b mL，则滤液中c(Fe2+)= 6c(Cr2O72- )= mol/L，故答案为：mol•L﹣1。