Question

11．Fe₂O₃俗稱氧化鐵紅，常用作油漆等著色劑．某實(shí)驗(yàn)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(jìn)行鐵含量的測定．實(shí)驗(yàn)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(dāng)鹽酸濃度降低時(shí)，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(guān)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(zhì)離子幾乎都在水相中
B．為提高萃取率和產(chǎn)品產(chǎn)量，實(shí)驗(yàn)時(shí)分多次萃取并合并萃取液
C．溶液中加入X，轉(zhuǎn)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(jīng)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(shí)，將分液漏斗上的玻璃塞打開或使塞上的凹槽對準(zhǔn)漏斗口上的小孔，打開旋塞，待下層液體完全流盡時(shí)，關(guān)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(zhì)的重要指標(biāo)．吸油量大，說明氧化鐵紅表面積較大，則用在油漆中會(huì)造成油漆假稠，影響質(zhì)量．不同濃度的兩種堿溶液對產(chǎn)物吸油量影響如圖3所示，則上述實(shí)驗(yàn)過程中選用的堿溶液為NaOH（填“NaOH”或“NH₃•H₂O”），反應(yīng)的化學(xué)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(zhǔn)確稱取4.000g，樣品，經(jīng)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(jìn)行滴定（還原產(chǎn)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(zhuǎn)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(nèi)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(chǎn)品中鐵的含量為69.89%（假設(shè)雜質(zhì)不與K₂Cr₂O₇反應(yīng)）．

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(jī)相，得到含鐵離子的溶液，加入DDTC-NH₄ ，發(fā)生反應(yīng)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(xiàng)：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(yīng)放置在鐵架臺上靜置；放出液體時(shí)應(yīng)打開上口玻璃塞或?qū)⒉Ａ�塞上的凹槽對�?zhǔn)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(shí)，在有機(jī)相中鐵元素以形式存在HFeCl₄，由于加高純水時(shí)，酸度[或c（H⁺）]降低，HCl（濃）+FeCl₃?HFeCl₄平衡向轉(zhuǎn)化為FeCl₃的方向移動(dòng)，所以用高純水可以進(jìn)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(nèi)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(nèi)壁自然流下，待移液管內(nèi)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(yīng)定量關(guān)系計(jì)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(zhì)離子幾乎都在水相中，故A正確；
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)分多次萃取并合并萃取液，可以提高萃取率和產(chǎn)品產(chǎn)量，故B正確；
C．溶液中加入X，轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，塞上玻璃塞，萃取分液時(shí)，加入萃取劑后，應(yīng)使液體混合均勻，兩手分別頂住玻璃活塞，使分液漏斗倒轉(zhuǎn)過來，不能用力振搖，故C錯(cuò)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(cuò)誤；
E．經(jīng)幾次振搖并放氣后，應(yīng)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(cuò)誤；
F．分液時(shí)，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(zhǔn)漏斗口上的小孔，打開旋塞，待下層液體完全流盡時(shí)，關(guān)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(shí)，在有機(jī)相中鐵元素以形式存在HFeCl₄，由于加高純水時(shí)，酸度[或c（H⁺）]降低，HCl（濃）+FeCl₃?HFeCl₄平衡向轉(zhuǎn)化為FeCl₃的方向移動(dòng)，所以用高純水可以進(jìn)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(yīng)的化學(xué)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(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)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(jìn)行滴定（還原產(chǎn)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(jì)算產(chǎn)品中鐵的含量=$\frac{0.04992mol×56g∥mol}{4.000g}$×100%=69.89%，
故答案為：69.89%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)制備過程分析、物質(zhì)性質(zhì)、除雜條件和試劑選擇、滴定實(shí)驗(yàn)步驟和計(jì)算應(yīng)用，主要是圖象分析和流程分析，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．