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”,得到FeSO4溶液,(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,得到FeSO4•7H2O 晶体。
【考点】GN:铁的氧化物和氢氧化物;GO:铁盐和亚铁盐的相互转变;S8:硫酸亚铁的制备
【专题】16:压轴题;527:几种重要的金属及其化合物.
【分析】(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,如果将Na2CO3加入FeSO4溶液中,Fe2+是过量的,并且FeSO4溶液为酸性,Fe2+不易沉淀。因此,CO32﹣容易与Fe2+结合为沉淀析出,因此应将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。
【解答】解:(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,如果将Na2CO3加入FeSO4溶液中,Fe2+是过量的,并且FeSO4溶液为酸性,Fe2+不易沉淀。因此,CO32﹣容易与Fe2+结合为沉淀析出,因此为避免生成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。
【点评】本题考查了学生在新情境下物质的制备实验中基本的实验技能和对教材相关实验的理解的迁移能力,中档题难度偏大,掌握物质性质和实验技能是解题关键。
20.(14分)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素,主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在.它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用.
(1)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2 在一定条件下反应获得.相关热化学方程式如下:
2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)═6CaO(s)+P4(s)+10CO(g)△H1=+3359.26kJ•mol﹣1
CaO(s)+SiO2(s)═CaSiO3(s)△H2=﹣89.61kJ•mol﹣1
2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)═6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g)△H3
则△H3=+2821.6 kJ•mol﹣1.
(2)白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒,解毒原理可用下列化学方程式表示:
11P4+60CuSO4+96H2O═20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4
60molCuSO4能氧化白磷的物质的量是3mol.
(3)磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得,含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如图所示.
①为获得尽可能纯的NaH2PO4,pH应控制在4~5.5(介于此区间内的任意值或区间均可);pH=8时,溶液中主要含磷物种浓度大小关系为c(HPO42﹣)>c(H2PO4﹣).
②Na2HPO4溶液显碱性,若向溶液中加入足量的CaCl2 溶液,溶液则显酸性,其原因是3Ca2++2HPO42﹣═Ca3(PO4)2↓+2H+(用离子方程式表示).
(4)磷的化合物三氯氧磷()与季戊四醇()以物质的量之比2:1 反应时,可获得一种新型阻燃剂中间体X,并释放出一种酸性气体.季戊四醇与X 的核磁共振氢谱如图所示.
①酸性气体是HCl(填化学式).
②X的结构简式为.
【考点】BF:用盖斯定律进行有关反应热的计算;BQ:氧化还原反应的计算
【专题】16:压轴题;515:氧化还原反应专题;517:化学反应中的能量变化;534:有机物的化学性质及推断.
【分析】(1)根据盖斯定律,由已知热化学方乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式,反应热也乘以相应的系数并进行相应的加减,据此计算;