Question

鐵礦石是工業(yè)煉鐵的主要原料之一，其主要成分為鐵的氧化物（設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和氧元素，且雜質(zhì)不與H₂SPO₄反應(yīng)）．某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)某鐵礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式進(jìn)行探究．

Ⅰ．鐵礦石中含氧量的測(cè)定
①按如圖組裝儀器，檢查裝置的氣密性；
②將5.0g鐵礦石放入硬質(zhì)玻璃管中，裝置B、C中的藥品如圖所示（夾持儀器均省略）：
③從左端導(dǎo)氣管口處不斷地緩緩?fù)ㄈ際₂，待C裝置出口處H₂驗(yàn)純后，點(diǎn)燃A處酒精燈；
④充分反應(yīng)后，撤掉酒精燈，再持續(xù)通入氫氣至完全冷卻．
（1）裝置C的作用為

 

．
（2）測(cè)得反應(yīng)后裝置B增重1.35g，則鐵礦石中氧的百分含量為

 

．
（3）若將H₂換成CO，則還需補(bǔ)充

 

裝置．
Ⅱ．鐵礦石中含鐵量的測(cè)定

（4）步驟④中煮沸的作用是

 

．
（5）步驟⑤中用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還有

 

．
（6）下列有關(guān)步驟⑥的操作中說法正確的是

 

．
a．因?yàn)榈馑疄辄S色，所以滴定過程中不需加指示劑
b．滴定過程中可利用淀粉溶液作為指示劑
c．滴定管用蒸餾水洗滌后可以直接裝液
d．錐形瓶不需要用待測(cè)液潤(rùn)洗
e．滴定過程中，眼睛注視滴定管中液面變化
f．滴定結(jié)束后，30s內(nèi)溶液不恢復(fù)原來的顏色，再讀數(shù)
（7）若滴定過程中消耗0.5000mol?L^-1的KI溶液20.00mL，則鐵礦石中鐵的百分含量為

 

．
Ⅲ．（8）由I、II可以推算出該鐵礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式

 

．

Answer 1

分析：（1）B中的堿石灰是吸收置換反應(yīng)生成的水的，為了防止空氣成分對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，要加一個(gè)裝置吸收空氣中的水以及二氧化碳；
（2）反應(yīng)后裝置B增重1.35g，即氫氣和氧化鐵反應(yīng)后固體質(zhì)量的增加值，可以根據(jù)差量法來計(jì)算；
（3）若將H₂換成CO，CO有毒，不能排入空氣中；
（4）煮沸可以排除水中的氯氣，防止實(shí)驗(yàn)誤差；
（5）根據(jù)稀釋液體和配制一定體積的溶液所選擇的儀器來回答；
（6）根據(jù)滴定實(shí)驗(yàn)以及滴定過程中的實(shí)驗(yàn)誤差分析知識(shí)判斷；
（7）根據(jù)元素守恒和化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行計(jì)算；
（8）根據(jù)鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算出鐵的氧化物的化學(xué)式．

解答：解：Ⅰ．（1）該實(shí)驗(yàn)中，氫氣和氧化鐵反應(yīng)生成金屬鐵和水，根據(jù)固體質(zhì)量的變化來計(jì)算鐵的含量，B處的干燥管作用是吸收產(chǎn)生的水蒸氣，所以C裝置要防止防止空氣中的水蒸氣和CO₂進(jìn)入B中，影響測(cè)定結(jié)果，
故答案為：防止空氣中的水蒸氣和CO₂進(jìn)入B中，影響測(cè)定結(jié)果；
（2）測(cè)的反應(yīng)后裝置B增重1.35g，根據(jù)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，增加的是氧元素的質(zhì)量，所以氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：

1.35 18 ×16

5.0

×100%=24%，
故答案為：24%；
（3）因CO有毒，不能排放到空氣中，應(yīng)加尾氣處理裝置，故答案為：尾氣處理；
Ⅱ．（4）向鐵礦石中加入硫酸，酸化反應(yīng)生成硫酸的鐵鹽溶液，還存在過量的硫酸溶液，加入過量的氯氣，煮沸的作用是趕走溶液中溶解的過量的Cl₂，否則會(huì)影響與KI的反應(yīng)，帶來實(shí)驗(yàn)誤差，
故答案為：趕走溶液中溶解的過量的Cl₂；
（5）若稀釋到250mL，采用的儀器有：燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、250mL容量瓶，故答案為：250mL容量瓶；
（6）a．碘水為黃色，三價(jià)鐵離子也是黃色溶液，滴定過程中需加指示劑，故a錯(cuò)誤；
b．滴定過程中，三價(jià)鐵可以和碘離子發(fā)生反應(yīng)生成亞鐵離子和碘單質(zhì)，碘單質(zhì)遇到淀粉溶液顯示藍(lán)色，不能確定是否達(dá)到滴定終點(diǎn)，故b錯(cuò)誤；
c．滴定管用蒸餾水洗滌后必須用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗，故c錯(cuò)誤；
d．錐形瓶不需要用待測(cè)液潤(rùn)洗，故d正確；
e．滴定過程中，眼睛注視錐形瓶中顏色的變化，故e錯(cuò)誤；
f．滴定結(jié)束后，30s內(nèi)溶液不恢復(fù)原來的顏色再讀數(shù)，故f正確．
故答案為：df；
（7）由于所取溶液（含F(xiàn)e³⁺）的體積與消耗KI溶液的體積相等，反應(yīng)的方程式為2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，結(jié)合方程式可知，c（Fe³⁺）=c（KI）=0.5mol?L^-1，所以鐵元素的百分含量為：

0.5mol/L×0.25L×56g/mol

10g

×100%=70%，
故答案為：70%；
Ⅲ．（8）鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是70%，氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是24%，所以100g鐵礦石中，鐵元素的質(zhì)量是70g，氧元素質(zhì)量是24g，鐵元素和氧元素的物質(zhì)的量比為：

70

56

：

24

16

=5：6，鐵的氧化物的化學(xué)式為：Fe₅O₆，
故答案為：Fe₅O₆．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了探究鐵礦石中氧元素和鐵元素的含量的方法，是一道探究物質(zhì)的組成、測(cè)量物質(zhì)的含量知識(shí)的一道綜合考查題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，為高考常見題型，綜合性強(qiáng)，難度中等．