Question

【題目】Fe2O3俗稱氧化鐵紅，常用作油漆等著色劑。某實驗小組用部分氧化的FeSO4為原料，以萃取劑X(甲基異丁基甲酮)萃取法制取高純氧化鐵并進行鐵含量的測定。實驗過程中的主要操作步驟如圖1。

已知：①在較高的鹽酸濃度下，Fe3＋能溶解于甲基異丁基甲酮，當鹽酸濃度降低時，該化合物解離；

②3DDTCNH4＋Fe3＋===(DDTC)3Fe↓＋3NH4+。

請回答下列問題：

(1)用萃取劑X萃取的步驟中，以下關于萃取分液操作的敘述中，正確的是______________。

A．FeSO4原料中含有的Ca2＋、Cu2＋等雜質離子幾乎都在水相中

B．為提高萃取率和產品產量，實驗時分多次萃取并合并萃取液

C．溶液中加入X，轉移至分液漏斗中，塞上玻璃塞，如圖2用力振搖

D．振搖幾次后需打開分液漏斗上口的玻璃塞放氣

(2)下列試劑中，可作反萃取的萃取劑Y最佳選擇是________。

A．高純水　　　　 B．鹽酸　　　　C．稀硫酸　　　　 D．酒精

(3)吸油量是反映氧化鐵紅表面性質的重要指標。吸油量大，說明氧化鐵紅表面積較大，則用在油漆中會造成油漆假稠，影響質量。不同濃度的兩種堿溶液對產物吸油量影響如圖3所示，則上述實驗過程中選用的堿溶液為_______________(填“NaOH”或“NH3·H2O”)，反應的化學方程式為__________。

(4)操作A的步驟包括___________________________________________。

(5)現準確稱取4.000 g樣品，經酸溶、還原為Fe2＋，在容量瓶中配成100 mL溶液，用移液管移取25.00 mL溶液于錐形瓶中，用0.100 0 mol/L的K2Cr2O7溶液進行滴定(還原產物是Cr3＋)，消耗K2Cr2O7溶液20.80 mL。

①用移液管從容量瓶中吸取25.00 mL溶液后，把溶液轉移到錐形瓶中的具體操作為______________

②產品中鐵的含量為___________(假設雜質不與K2Cr2O7反應)。

Answer 1

【答案】AB　 A NaOH (DDTC)3Fe＋3NaOH===3DDTCNa＋Fe(OH)3↓ 過濾、洗滌、灼燒 將移液管垂直放入稍傾斜的錐形瓶中，使管尖與錐形瓶內壁接觸，松開食指使溶液全部流出，數秒后，取出移液管 69.89%

【解析】

部分氧化的硫酸亞鐵，加入鹽酸溶解，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，在較高的鹽酸濃度下，Fe3+能溶解于甲基異丁基甲酮，以萃取劑X（甲基異丁基甲酮）萃取法制取棄去水相，加入萃取劑Y分液棄去有機相，得到含鐵離子的溶液，加入DDTC-NH4 ，發生反應3DDTC-NH4+Fe3+=(DDTC)3-Fe↓+3NH4+，過濾得到沉淀加入氫氧化鈉溶液得到氫氧化鐵沉淀，蒸發灼燒得到高純氧化鐵，具此分析作答。

(1)A.FeSO4原料溶于鹽酸，加入過氧化氫氧化亞鐵離子變為鐵離子，在較高濃度的鹽酸中，Fe3＋能溶解于甲基異丁基甲酮，所以溶液中含有的Ca2＋、Cu2＋等雜質離子幾乎都在水相中，所以A選項是正確的；

B.實驗時分多次萃取并合并萃取液，可以提高萃取率和產品產量，所以B選項是正確的；

C.溶液中加入X，轉移至分液漏斗中，塞上玻璃塞，萃取分液時，加入萃取劑后，應使液體混合均勻，兩手分別頂住玻璃活塞，使分液漏斗倒轉過來，不能用力振搖，故C錯誤；

D.振搖幾次后漏斗倒置，打開旋塞放氣，不需打開分液漏斗上口的玻璃塞放氣，故D錯誤；

故答案為AB。

(2)根據元素守恒可以知道，萃取后水相中鐵的存在形式是FeCl3，用甲基異丁基甲酮萃取時，在有機相中鐵元素以HFeCl4形式存在，因為加高純水時，酸度[或c(H＋)]降低，HCl(濃)＋FeCl3HFeCl4平衡向轉化為FeCl3的方向移動，所以用高純水可以進行反萃取；

(3)根據圖3兩條曲線可以知道：用NaOH溶液，獲得的氧化鐵表面積小，吸油量低，選用的堿溶液為NaOH，反應的化學方程式為(DDTC)3Fe＋3NaOH===3DDTCNa＋Fe(OH)3↓；

(4)操作A為過濾、洗滌、灼燒得到固體氧化鐵；

(5)①用移液管從容量瓶中吸取25.00 mL溶液后，把溶液轉移到錐形瓶中的具體操作為將移液管垂直放入稍傾斜的錐形瓶中，使管尖與錐形瓶內壁接觸，松開食指使溶液全部流出，數秒后取出移液管；

②在容量瓶中配成100 mL溶液，用移液管移取25.00 mL溶液于錐形瓶中，用0.1000 mol/L的K2Cr2O7溶液進行滴定(還原產物是Cr3＋)，消耗K2Cr2O7溶液20.80 mL，滴定過程中發生反應6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，由方程式可知存在數量關系：6Fe2＋~Cr2O72-，則n(Fe2＋)=0.1 mol/L×0.02080 L××6＝0.04992 mol，鐵元素守恒計算產品中鐵的含量×100%＝69.89%。