Question

【題目】某小組進行測定某變質(zhì)的鐵鋁合金（雜質(zhì)主要為Al2O3和Fe2O3）樣品中鐵含量，并制備Fe3O4膠體粒子，相關(guān)實驗方案設(shè)計如下：

已知：乙醚[(C2H5)2O]易燃，沸點為34.5度，微溶于水，密度比水小。在較高的鹽酸濃度下，Fe3+與HCl、乙醚形成化合物[(C2H5)2OH][FeCl4]而溶于乙醚；當(dāng)鹽酸濃度降低時，該化合物解離。

請回答下列問題：

（1）溶液II中主要金屬陽離子是__________________。

（2）步驟I中試劑A最佳選擇的是_____________。

A．濃硝酸 B．濃硫酸 C．濃鹽酸+雙氧水 D．稀鹽酸+雙氧水

（3）步驟II的“一系列操作”包括如下實驗步驟，選出其正確操作并按序列出字母：分液漏斗中加水檢驗是否漏水→向溶液中加入適量濃鹽酸和乙醚，轉(zhuǎn)移至分液漏抖→（__________）→（_________）→（__________）→（__________）→f→（_________）→a→（__________）→d→（_________）。

a．左手拇指和食指旋開旋塞放氣；

b．用右手壓住玻璃塞，左手握住旋塞，將分液漏斗倒轉(zhuǎn)，并用力振搖；

c．靜置分層；

d．打開上口玻璃塞，將下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出；

e．混合兩次分液后的上層液體；

f．向下層液體中加入濃鹽酸和乙醚并轉(zhuǎn)移至分液漏斗；

（4）下列關(guān)于步驟Ⅲ和步驟VI的涉及的操作說法正確的是_______________。

A．步驟Ⅲ中蒸餾操作時，為加快蒸餾速度，采用酒精燈大火加熱，收集34.5℃的餾分

B．為減少乙醚揮發(fā)，在蒸餾操作時，收集乙醚的錐形瓶應(yīng)放置在冰水浴中

C．步驟VI由混合溶液制得Fe3O4膠體粒子的過程中，須持續(xù)通入N2，防止Fe2+被氧化

D．析出Fe3O4膠體粒子后通過抽濾，洗滌，干燥獲得Fe3O4膠體粒子

（5）步驟IV測定Fe3+方法有多種，如轉(zhuǎn)化為Fe2O3，間接碘量滴定，分光光度法等。

①步驟IV主要作用是測定樣品中的鐵總含量和______________________。

②步驟IV實驗時采用間接碘量法測定Fe3+含量，具體過程如下：向25.00mL溶液中加入過量KI溶液，充分反應(yīng)后，滴入幾滴淀粉作指示劑，用0.1000mol·L-1Na2S2O3標(biāo)準溶液進行滴定，到達滴定終點時，消耗Na2S2O3標(biāo)準溶液體積為VmL。已知滴定反應(yīng)為：I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6。不考慮Fe3+和I-反應(yīng)限度和滴定操作問題，實際測定的Fe含量往往偏高，其主要原因是________________________________________。

Answer 1

【答案】Al3+ C b a c d b c e BC 控制步驟V中加入還原劑的用量 空氣中的氧氣（溶液中的溶解氧）將I-氧化為I2

【解析】

樣品溶于有氧化性的試劑A得到Fe3+和Al3+，“一系列操作”為乙醚將Fe3+萃取到有機層，通過“一系列操作”將含Fe3+的有機層和Al3+分離，溶液Ⅱ含大量Al3+，溶液Ⅰ加水、蒸餾得到Fe3+溶液，通過步驟Ⅳ測定Fe3+含量，通過步驟Ⅴ還原部分Fe3+，加NaOH溶液得到Fe(OH)3和Fe(OH)2的混合物，加熱得到Fe3O4膠粒。

(1)由流程可知，溶液Ⅱ的金屬離子主要是Al3+，故答案為：Al3+；

(2)試劑A將亞鐵氧化成Fe3+，濃硫酸和濃硝酸的還原產(chǎn)物有毒，污染環(huán)境，最好不用，可選雙氧水作氧化劑。由“已知”可知：步驟Ⅱ中需濃HCl才能萃取Fe3+，因此步驟Ⅰ最好加濃HCl，綜上所述，試劑A最好為濃鹽酸和雙氧水的混合物，故答案為：C；

(3)步驟Ⅱ為萃取Fe3+，具體步驟為：分液漏斗中加水檢驗是否漏水→向溶液中加入適量濃鹽酸和乙醚，轉(zhuǎn)移至分液漏抖→用右手壓住玻璃塞，左手握住旋塞，將分液漏斗倒轉(zhuǎn)，并用力振搖右→左手拇指和食指旋開旋塞放氣→靜置分層→打開上口玻璃塞，將下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出。為提高Fe3+的萃取率，下層液體重復(fù)上面的操作，最后將兩次上層液混合即為溶液Ⅰ，第二次萃取的下層液即為溶液Ⅱ，故答案為：b；a；c；d；b；c；e；

(4) A．步驟Ⅲ通過加水后，混合體系為FeCl3、HCl、乙醚的混合物，溫度太高，HCl快速揮發(fā)，促進了Fe3+水解，影響步驟Ⅳ測量，A錯誤；

B．乙醚沸點34.5℃，易揮發(fā)，為減少乙醚揮發(fā)，在蒸餾操作時，收集乙醚的錐形瓶應(yīng)放置在冰水浴中，B正確；

C．Fe2+有較強還原性，加熱過程可被氧氣快速氧化，為了防止Fe2+被氧化，可持續(xù)通入保護氣N2，C正確；

D．膠粒能透過濾紙，不可能用抽濾，應(yīng)用滲析、干燥等方法獲得膠粒，D錯誤；

綜上所述，BC正確，故答案為：BC；

(5)①在步驟Ⅴ中，只有知道樣品中鐵總含量，才能控制還原劑加多少為合適，即步驟IV主要作用是測定樣品中的鐵總含量和控制步驟V中加入還原劑的用量，故答案為：控制步驟V中加入還原劑的用量；

②根據(jù)電子守恒可得出：2Fe3+～I2～2Na2S2O3，Fe含量偏高，說明I2多了，可能是空氣中氧氣或溶液中的溶解氧將部分I-氧化成I2所致，故答案為：空氣中的氧氣（溶液中的溶解氧）將I-氧化為I2。