Question

9．磷酸鐵（FePO₄•2H₂O，難溶于水的米白色固體）可用于生成藥物、食品添加劑和鋰離子電池的正極材料，實(shí)驗(yàn)室可通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)制備磷酸鐵．
（1）稱取一定量已除去油污的廢鐵屑，加入稍過(guò)量的稀硫酸，加熱、攪拌，反應(yīng)一段時(shí)間后過(guò)濾，反應(yīng)加熱的目的是加快Fe和稀硫酸的反應(yīng)速率．
（2）向?yàn)V液中加入一定量H₂O₂氧化Fe²⁺．為確定加入H₂O₂的量，需先用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定濾液中的Fe²⁺：
①寫出H₂O₂氧化Fe²⁺的離子方程式：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2H₂O+2Fe³⁺
②在向酸式（填酸式或堿式）滴定管注入KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液前，滴定管需要檢漏、水洗和潤(rùn)洗．
③若滴定v mL濾液中的Fe²⁺，消耗a mol•L^-1 KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液b mL，
則濾液中c（Fe²⁺）=$\frac{5ab}{V}$ mol•L^-1
④為使濾液中的Fe²⁺完全被H₂O₂氧化，下列實(shí)驗(yàn)條件控制正確的是AB（填序號(hào)）．
A、加入適當(dāng)過(guò)量的H₂O₂溶液      
B、緩慢滴加H₂O₂溶液并攪拌
C、加熱，使反應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行   
D、用氨水調(diào)節(jié)pH=7．

Answer 1

分析 （1）溫度越高，反應(yīng)速率越快；
（2）①酸性溶液中H₂O₂氧化Fe²⁺反應(yīng)生成鐵離子，結(jié)合電荷守恒和原子守恒配平書寫得到離子方程式；
②高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，應(yīng)裝在酸式滴定管中；
③根據(jù)Fe²⁺和KMnO₄之間的關(guān)系式計(jì)算亞鐵離子物質(zhì)的量，計(jì)算得到濃度；
④為使濾液中的Fe²⁺完全被H₂O₂氧化，加入的氧化劑要過(guò)量，且使反應(yīng)物充分反應(yīng)；

解答 解：（1）溫度越高，反應(yīng)速率越快，所以反應(yīng)加熱的目的是加快鐵與稀硫酸反應(yīng)速率，故答案為：加快Fe和稀硫酸的反應(yīng)速率；
（2）①酸性溶液中H₂O₂氧化Fe²⁺反應(yīng)生成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2H₂O+2Fe³⁺，
故答案為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2H₂O+2Fe³⁺；
②KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液具有強(qiáng)氧化性，能氧化橡膠管，需要盛放在酸式滴定管中，
故答案為：酸式；
③若滴定v mL濾液中的Fe²⁺，消耗a mol•L^-1 KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液b mL，MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
根據(jù)Fe²⁺和KMnO₄之間的關(guān)系式得c（Fe²⁺）=$\frac{amol/L×b×1{0}^{-3}L×5}{v×1{0}^{-3}L}$=$\frac{5ab}{V}$mol/L，
故答案為：$\frac{5ab}{V}$；
④A、加入適當(dāng)過(guò)量的H₂O₂溶液，導(dǎo)致鐵離子能完全反應(yīng)，故A正確；
B、緩慢滴加H₂O₂溶液并攪拌，反應(yīng)物接觸面積增大，能使鐵離子完全反應(yīng)，故B正確；
C、加熱，使反應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行，雖然反應(yīng)速率加快，但能促進(jìn)亞鐵離子水解而產(chǎn)生雜質(zhì)，故C錯(cuò)誤；
D、用氨水調(diào)節(jié)溶液pH=7，亞鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵雜質(zhì)，故錯(cuò)誤；
故選AB．

點(diǎn)評(píng) 本題以鐵及其化合物為載體考查了物質(zhì)的制備，涉及氧化還原反應(yīng)、實(shí)驗(yàn)操作、反應(yīng)速率的影響因素等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)物質(zhì)之間的關(guān)系式、實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、影響反應(yīng)速率的因素等知識(shí)點(diǎn)來(lái)分析解答，題目難度中等．