Question

11．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，F(xiàn)e³⁺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．
②3DDTC-NH₄+Fe³⁺=（DDTC） ₃-Fe↓+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ABF．
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
E．經幾次振搖并放氣后，手持分液漏斗靜置待液體分層
F．分液時，將分液漏斗上的玻璃塞打開或使塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔，打開旋塞，待下層液體完全流盡時，關閉旋塞后再從上口倒出上層液體
（2）下列試劑中，可作反萃取的萃取劑Y最佳選擇是A．
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NaOH（填“NaOH”或“NH₃•H₂O”），反應的化學方程式為（DDTC）₃-Fe+3NaOH=3DDTC-Na+Fe（OH）₃↓．
（4）操作A為過濾、洗滌、灼燒．
（5）現(xiàn)準確稱取4.000g，樣品，經酸溶、還原為Fe²⁺，在容量瓶中配成100mL溶液，用移液管移取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0．l000mol/L的K₂Cr₂O₇溶液進行滴定（還原產物是Cr³⁺），消耗K₂Cr₂O₇溶液20.80mL．
①用移液管從容量瓶中吸取25.00mL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(shù)秒后取出移液管．
②產品中鐵的含量為69.89%（假設雜質不與K₂Cr₂O₇反應）．

Answer 1

分析 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，F(xiàn)e³⁺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(fā)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(fā)灼燒得到高純氧化鐵，
（1）萃取分液操作的注意事項：將液體充分混合均勻；放氣的方法為：漏斗倒置，打開旋塞放氣；應放置在鐵架臺上靜置；放出液體時應打開上口玻璃塞或將玻璃塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔，下層液體從下口流出，上層液體從上口倒出；
（2）根據(jù)元素守恒可知，萃取后水相中鐵的存在形式是氯化鐵，用甲基異丁基甲酮萃取時，在有機相中鐵元素以形式存在HFeCl₄，由于加高純水時，酸度[或c（H⁺）]降低，HCl（濃）+FeCl₃?HFeCl₄平衡向轉化為FeCl₃的方向移動，所以用高純水可以進行反萃��；
（3）根據(jù)圖3兩條曲線可知：用NaOH溶液，獲得的氧化鐵表面積小，吸油量低；
（4）操作A為過濾、洗滌、灼燒得到固體氧化鐵；
（5）①將移液管放入接受溶液的容器中，使出口尖端靠著容器內壁，容器稍傾斜，移液管則保持垂直，放開食指，使溶液沿容器內壁自然流下，待移液管內溶液流凈后，再等待15秒，取出移液管，留在管口的少量液體不要吹出；
②依據(jù)鐵元素守恒和反應定量關系計算，6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，注意溶液體積的變化．

解答 解：（1）A．FeSO₄原料溶于鹽酸，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，F(xiàn)e³⁺能溶解于甲基異丁基甲酮，所以溶于中含有的Ca²⁺、Cu²⁺等雜質離子幾乎都在水相中，故A正確；
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，故B正確；
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；
E．經幾次振搖并放氣后，應放置在鐵架臺上靜置，不能手持分液漏斗靜置待液體分層，故E錯誤；
F．分液時，遵循“上吐下瀉”原則，將分液漏斗上的玻璃塞打開或使塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔，打開旋塞，待下層液體完全流盡時，關閉旋塞后再從上口倒出上層液體，故F正確；
故答案為：ABF；
（2）根據(jù)元素守恒可知，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形式存在HFeCl₄，由于加高純水時，酸度[或c（H⁺）]降低，HCl（濃）+FeCl₃?HFeCl₄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，
故答案為：A；
（3）根據(jù)圖3兩條曲線可知：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）₃-Fe+3NaOH=3DDTC-Na+Fe（OH）₃↓，
故答案為：NaOH；（DDTC）₃-Fe+3NaOH=3DDTC-Na+Fe（OH）₃↓；
（4）操作A為過濾、洗滌、灼燒得到固體氧化鐵，故答案為：過濾、洗滌、灼燒；
（5）①用移液管從容量瓶中吸取25.00mL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(shù)秒后取出移液管，
故答案為：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(shù)秒后取出移液管；
②在容量瓶中配成100mL溶液，用移液管移取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0．l000mol/L的K₂Cr₂O₇溶液進行滴定（還原產物是Cr³⁺），消耗K₂Cr₂O₇溶液20.80mL，
6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
6               1
n          0.1mol/L×0，02080L×$\frac{100}{25}$
n=0.04992mol，
鐵元素守恒計算產品中鐵的含量=$\frac{0.04992mol×56g∥mol}{4.000g}$×100%=69.89%，
故答案為：69.89%．

點評 本題考查了物質制備過程分析、物質性質、除雜條件和試劑選擇、滴定實驗步驟和計算應用，主要是圖象分析和流程分析，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．