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．某校研究性學習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：

分子式	相對分子質量	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：

開始沉淀時的pH	完全沉淀時的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℃，充分攪拌1.5小時．
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，反應的離子方程式

 

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

 

．若反應后溶液的pH太大則引起的后果是

 

．
Ⅱ、產品純度測定
準確稱取富血鐵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標準溶液進行滴定．直至溶液剛好變為淺藍色即為終點．測得其體積為18.50mL，計算樣品中富血鐵的質量分數，寫出計算過程．（Fe²⁺+Ce⁴⁺═Fe³⁺+Ce³⁺）

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ、根據制備流程可知，富馬酸的酸性大于碳酸，富馬酸與碳酸鈉反應生成H₂C₄O₄^2-和二氧化碳氣體，據此寫出反應的離子方程式；若pH太小，富馬酸與碳酸鈉反應生成的H₂C₄O₄^2-的濃度過低；若反應后溶液的pH太大，亞鐵離子與氫氧根離子反應生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵進一步反應生成氫氧化鐵，導致降低了富馬酸亞鐵的產率；
Ⅱ、先計算出消耗的Ce⁴⁺離子的物質的量，然后根據反應方程式計算出亞鐵離子的物質的量、質量，最后計算出樣品中富血鐵的質量分數．

解答：解：Ⅰ、富馬酸與碳酸鈉反應生成富馬酸鈉和二氧化碳、水，反應的離子方程式為：H₄C₄O₄+CO₃^2-═H₂C₄O₄^2-+CO₂↑+H₂O；反應后控制溶液pH為6.5～6.7，若反應后溶液的pH太小，反應生成的H₂C₄O₄^2-的濃度過低，影響富馬酸亞鐵的制取；若反應后溶液的pH太大，亞鐵離子能夠與氫氧根離子反應生成氫氧化亞鐵，而氫氧化亞鐵進一步被氧化成氫氧化鐵，影響富馬酸亞鐵的產率，
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⁺易轉化為Fe（OH）₂，并進一步被氧化為Fe（OH）₃，從而降低富馬酸亞鐵的產率；
Ⅱ、滴定過程中消耗的Ce⁴⁺離子的物質的量為：n（Ce⁴⁺）=0.1000mol/L×0.01850L=0.001850mol，
根據反應方程式Fe²⁺+Ce⁴⁺═Fe³⁺+Ce³⁺可知：n（FeH₂C₄O₄）=n（Ce⁴⁺）=0.001850mol，
富馬酸亞鐵的質量為：m（FeH₂C₄O₄）=0.001850mol×170g/mol=0.3145g，
樣品中富血鐵的質量分數為：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量分數，題目難度中等，注意掌握根據滴定原理計算樣品純度的方法，試題有利于培養學生的分析、理解能力．