Question

【题目】某小组进行测定某变质的铁铝合金（杂质主要为Al2O3和Fe2O3）样品中铁含量，并制备Fe3O4胶体粒子，相关实验方案设计如下：

已知：乙醚[(C2H5)2O]易燃，沸点为34.5度，微溶于水，密度比水小。在较高的盐酸浓度下，Fe3+与HCl、乙醚形成化合物[(C2H5)2OH][FeCl4]而溶于乙醚；当盐酸浓度降低时，该化合物解离。

请回答下列问题：

（1）溶液II中主要金属阳离子是__________________。

（2）步骤I中试剂A最佳选择的是_____________。

A．浓硝酸 B．浓硫酸 C．浓盐酸+双氧水 D．稀盐酸+双氧水

（3）步骤II的“一系列操作”包括如下实验步骤，选出其正确操作并按序列出字母：分液漏斗中加水检验是否漏水→向溶液中加入适量浓盐酸和乙醚，转移至分液漏抖→（__________）→（_________）→（__________）→（__________）→f→（_________）→a→（__________）→d→（_________）。

a．左手拇指和食指旋开旋塞放气；

b．用右手压住玻璃塞，左手握住旋塞，将分液漏斗倒转，并用力振摇；

c．静置分层；

d．打开上口玻璃塞，将下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出；

e．混合两次分液后的上层液体；

f．向下层液体中加入浓盐酸和乙醚并转移至分液漏斗；

（4）下列关于步骤Ⅲ和步骤VI的涉及的操作说法正确的是_______________。

A．步骤Ⅲ中蒸馏操作时，为加快蒸馏速度，采用酒精灯大火加热，收集34.5℃的馏分

B．为减少乙醚挥发，在蒸馏操作时，收集乙醚的锥形瓶应放置在冰水浴中

C．步骤VI由混合溶液制得Fe3O4胶体粒子的过程中，须持续通入N2，防止Fe2+被氧化

D．析出Fe3O4胶体粒子后通过抽滤，洗涤，干燥获得Fe3O4胶体粒子

（5）步骤IV测定Fe3+方法有多种，如转化为Fe2O3，间接碘量滴定，分光光度法等。

①步骤IV主要作用是测定样品中的铁总含量和______________________。

②步骤IV实验时采用间接碘量法测定Fe3+含量，具体过程如下：向25.00mL溶液中加入过量KI溶液，充分反应后，滴入几滴淀粉作指示剂，用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液进行滴定，到达滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液体积为VmL。已知滴定反应为：I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6。不考虑Fe3+和I-反应限度和滴定操作问题，实际测定的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 控制步骤V中加入还原剂的用量 空气中的氧气（溶液中的溶解氧）将I-氧化为I2

【解析】

样品溶于有氧化性的试剂A得到Fe3+和Al3+，“一系列操作”为乙醚将Fe3+萃取到有机层，通过“一系列操作”将含Fe3+的有机层和Al3+分离，溶液Ⅱ含大量Al3+，溶液Ⅰ加水、蒸馏得到Fe3+溶液，通过步骤Ⅳ测定Fe3+含量，通过步骤Ⅴ还原部分Fe3+，加NaOH溶液得到Fe(OH)3和Fe(OH)2的混合物，加热得到Fe3O4胶粒。

(1)由流程可知，溶液Ⅱ的金属离子主要是Al3+，故答案为：Al3+；

(2)试剂A将亚铁氧化成Fe3+，浓硫酸和浓硝酸的还原产物有毒，污染环境，最好不用，可选双氧水作氧化剂。由“已知”可知：步骤Ⅱ中需浓HCl才能萃取Fe3+，因此步骤Ⅰ最好加浓HCl，综上所述，试剂A最好为浓盐酸和双氧水的混合物，故答案为：C；

(3)步骤Ⅱ为萃取Fe3+，具体步骤为：分液漏斗中加水检验是否漏水→向溶液中加入适量浓盐酸和乙醚，转移至分液漏抖→用右手压住玻璃塞，左手握住旋塞，将分液漏斗倒转，并用力振摇右→左手拇指和食指旋开旋塞放气→静置分层→打开上口玻璃塞，将下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出。为提高Fe3+的萃取率，下层液体重复上面的操作，最后将两次上层液混合即为溶液Ⅰ，第二次萃取的下层液即为溶液Ⅱ，故答案为：b；a；c；d；b；c；e；

(4) A．步骤Ⅲ通过加水后，混合体系为FeCl3、HCl、乙醚的混合物，温度太高，HCl快速挥发，促进了Fe3+水解，影响步骤Ⅳ测量，A错误；

B．乙醚沸点34.5℃，易挥发，为减少乙醚挥发，在蒸馏操作时，收集乙醚的锥形瓶应放置在冰水浴中，B正确；

C．Fe2+有较强还原性，加热过程可被氧气快速氧化，为了防止Fe2+被氧化，可持续通入保护气N2，C正确；

D．胶粒能透过滤纸，不可能用抽滤，应用渗析、干燥等方法获得胶粒，D错误；

综上所述，BC正确，故答案为：BC；

(5)①在步骤Ⅴ中，只有知道样品中铁总含量，才能控制还原剂加多少为合适，即步骤IV主要作用是测定样品中的铁总含量和控制步骤V中加入还原剂的用量，故答案为：控制步骤V中加入还原剂的用量；

②根据电子守恒可得出：2Fe3+～I2～2Na2S2O3，Fe含量偏高，说明I2多了，可能是空气中氧气或溶液中的溶解氧将部分I-氧化成I2所致，故答案为：空气中的氧气（溶液中的溶解氧）将I-氧化为I2。