Question

富馬酸亞鐵FeH₂C₄O₄，商品名富血鐵，含鐵量高，是治療缺鐵性貧血常見的藥物．某校研究性學(xué)習(xí)小組通過查閱大量資料后，決定自行制備富血鐵并檢測其含鐵量．
富馬酸（HOOC-CH=CH-COOH）的性質(zhì)：

分子式	相對分子質(zhì)量	溶解度和溶解性	酸性
H4C4O4	116	在水中：0.7g（25℃）、9.8g（97.5℃）． 鹽酸中：可溶．	二元酸，且0.1mol/L H4C4O4的pH=2．

Fe²⁺的性質(zhì)：

開始沉淀時(shí)的pH	完全沉淀時(shí)的pH
7.6	9.6

Ⅰ、富馬酸亞鐵的制備
①將適量的富馬酸置于100mL燒杯中，加水20mL在熱沸攪拌下，加入Na₂CO₃溶液10mL，使其pH為6.5～6.7；
②將上述溶液轉(zhuǎn)移至100mL圓底燒瓶中，裝好回流裝置，加熱至沸；
③緩慢加入新制的FeSO₄溶液30mL，維持溫度100℃，充分?jǐn)嚢?.5小時(shí)．
④冷卻、過濾，洗滌沉淀，然后水浴干燥，得到棕色粉末．
試回答：
步驟①中加入Na₂CO₃，反應(yīng)的離子方程式

 

（富馬酸及其酸根用化學(xué)式表示）．
步驟①中反應(yīng)后控制溶液pH為6.5～6.7；若反應(yīng)后溶液的pH太小，則引起的后果是

 

．若反應(yīng)后溶液的pH太大則引起的后果是

 

．
Ⅱ、產(chǎn)品純度測定
準(zhǔn)確稱取富血鐵0.3200g，加煮沸過的3mol/LH₂SO₄溶液15mL，待樣品完全溶解后，加煮沸過的冷水50mL和4滴鄰二氮菲-亞鐵指示劑，立即用（NH₄）₂Ce（SO₄）₃（硫酸高鈰銨）0.1000mol/L標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定．直至溶液剛好變?yōu)闇\藍(lán)色即為終點(diǎn)．測得其體積為18.50mL，計(jì)算樣品中富血鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，寫出計(jì)算過程．（Fe²⁺+Ce⁴⁺═Fe³⁺+Ce³⁺）

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ、根據(jù)制備流程可知，富馬酸的酸性大于碳酸，富馬酸與碳酸鈉反應(yīng)生成H₂C₄O₄^2-和二氧化碳?xì)怏w，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；若pH太小，富馬酸與碳酸鈉反應(yīng)生成的H₂C₄O₄^2-的濃度過低；若反應(yīng)后溶液的pH太大，亞鐵離子與氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵進(jìn)一步反應(yīng)生成氫氧化鐵，導(dǎo)致降低了富馬酸亞鐵的產(chǎn)率；
Ⅱ、先計(jì)算出消耗的Ce⁴⁺離子的物質(zhì)的量，然后根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算出亞鐵離子的物質(zhì)的量、質(zhì)量，最后計(jì)算出樣品中富血鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：Ⅰ、富馬酸與碳酸鈉反應(yīng)生成富馬酸鈉和二氧化碳、水，反應(yīng)的離子方程式為：H₄C₄O₄+CO₃^2-═H₂C₄O₄^2-+CO₂↑+H₂O；反應(yīng)后控制溶液pH為6.5～6.7，若反應(yīng)后溶液的pH太小，反應(yīng)生成的H₂C₄O₄^2-的濃度過低，影響富馬酸亞鐵的制取；若反應(yīng)后溶液的pH太大，亞鐵離子能夠與氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，而氫氧化亞鐵進(jìn)一步被氧化成氫氧化鐵，影響富馬酸亞鐵的產(chǎn)率，
故答案為：H₄C₄O₄+CO₃^2-═H₂C₄O₄^2-+CO₂↑+H₂O；H₂C₄O₄^2-的濃度過低（或生成的陰離子含有H₃C₄O₄^-）；Fe²⁺易轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₂，并進(jìn)一步被氧化為Fe（OH）₃，從而降低富馬酸亞鐵的產(chǎn)率；
Ⅱ、滴定過程中消耗的Ce⁴⁺離子的物質(zhì)的量為：n（Ce⁴⁺）=0.1000mol/L×0.01850L=0.001850mol，
根據(jù)反應(yīng)方程式Fe²⁺+Ce⁴⁺═Fe³⁺+Ce³⁺可知：n（FeH₂C₄O₄）=n（Ce⁴⁺）=0.001850mol，
富馬酸亞鐵的質(zhì)量為：m（FeH₂C₄O₄）=0.001850mol×170g/mol=0.3145g，
樣品中富血鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：w（FeH₂C₄O₄）=

0.3145g

0.3200g

×100%=98.28%，
故答案為：n（FeH₂C₄O₄）=n（Ce⁴⁺）=0.1000mol/L×0.01850L=0.001850mol，
m（FeH₂C₄O₄）=0.001850mol×170g/mol=0.3145g，
w（FeH₂C₄O₄）=

0.3145g

0.3200g

×100%=98.28%．

點(diǎn)評：本題考查了制取富馬酸亞鐵方法及測定富馬酸亞鐵樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，題目難度中等，注意掌握根據(jù)滴定原理計(jì)算樣品純度的方法，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解能力．