Question

铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物（设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H₂SPO₄反应）．某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究．

Ⅰ．铁矿石中含氧量的测定
①按如图组装仪器，检查装置的气密性；
②将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图所示（夹持仪器均省略）：
③从左端导气管口处不断地缓缓通入H₂，待C装置出口处H₂验纯后，点燃A处酒精灯；
④充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢气至完全冷却．
（1）装置C的作用为

 

．
（2）测得反应后装置B增重1.35g，则铁矿石中氧的百分含量为

 

．
（3）若将H₂换成CO，则还需补充

 

装置．
Ⅱ．铁矿石中含铁量的测定

（4）步骤④中煮沸的作用是

 

．
（5）步骤⑤中用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还有

 

．
（6）下列有关步骤⑥的操作中说法正确的是

 

．
a．因为碘水为黄色，所以滴定过程中不需加指示剂
b．滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂
c．滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液
d．锥形瓶不需要用待测液润洗
e．滴定过程中，眼睛注视滴定管中液面变化
f．滴定结束后，30s内溶液不恢复原来的颜色，再读数
（7）若滴定过程中消耗0.5000mol?L^-1的KI溶液20.00mL，则铁矿石中铁的百分含量为

 

．
Ⅲ．（8）由I、II可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式

 

．

Answer 1

分析：（1）B中的碱石灰是吸收置换反应生成的水的，为了防止空气成分对实验的影响，要加一个装置吸收空气中的水以及二氧化碳；
（2）反应后装置B增重1.35g，即氢气和氧化铁反应后固体质量的增加值，可以根据差量法来计算；
（3）若将H₂换成CO，CO有毒，不能排入空气中；
（4）煮沸可以排除水中的氯气，防止实验误差；
（5）根据稀释液体和配制一定体积的溶液所选择的仪器来回答；
（6）根据滴定实验以及滴定过程中的实验误差分析知识判断；
（7）根据元素守恒和化学反应方程式进行计算；
（8）根据铁元素质量分数和氧元素质量分数计算出铁的氧化物的化学式．

解答：解：Ⅰ．（1）该实验中，氢气和氧化铁反应生成金属铁和水，根据固体质量的变化来计算铁的含量，B处的干燥管作用是吸收产生的水蒸气，所以C装置要防止防止空气中的水蒸气和CO₂进入B中，影响测定结果，
故答案为：防止空气中的水蒸气和CO₂进入B中，影响测定结果；
（2）测的反应后装置B增重1.35g，根据反应的实质，增加的是氧元素的质量，所以氧元素的质量分数是：

1.35 18 ×16

5.0

×100%=24%，
故答案为：24%；
（3）因CO有毒，不能排放到空气中，应加尾气处理装置，故答案为：尾气处理；
Ⅱ．（4）向铁矿石中加入硫酸，酸化反应生成硫酸的铁盐溶液，还存在过量的硫酸溶液，加入过量的氯气，煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl₂，否则会影响与KI的反应，带来实验误差，
故答案为：赶走溶液中溶解的过量的Cl₂；
（5）若稀释到250mL，采用的仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶，故答案为：250mL容量瓶；
（6）a．碘水为黄色，三价铁离子也是黄色溶液，滴定过程中需加指示剂，故a错误；
b．滴定过程中，三价铁可以和碘离子发生反应生成亚铁离子和碘单质，碘单质遇到淀粉溶液显示蓝色，不能确定是否达到滴定终点，故b错误；
c．滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗，故c错误；
d．锥形瓶不需要用待测液润洗，故d正确；
e．滴定过程中，眼睛注视锥形瓶中颜色的变化，故e错误；
f．滴定结束后，30s内溶液不恢复原来的颜色再读数，故f正确．
故答案为：df；
（7）由于所取溶液（含Fe³⁺）的体积与消耗KI溶液的体积相等，反应的方程式为2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，结合方程式可知，c（Fe³⁺）=c（KI）=0.5mol?L^-1，所以铁元素的百分含量为：

0.5mol/L×0.25L×56g/mol

10g

×100%=70%，
故答案为：70%；
Ⅲ．（8）铁的质量分数是70%，氧元素的质量分数是24%，所以100g铁矿石中，铁元素的质量是70g，氧元素质量是24g，铁元素和氧元素的物质的量比为：

70

56

：

24

16

=5：6，铁的氧化物的化学式为：Fe₅O₆，
故答案为：Fe₅O₆．

点评：本题考查了探究铁矿石中氧元素和铁元素的含量的方法，是一道探究物质的组成、测量物质的含量知识的一道综合考查题，考查学生分析和解决问题的能力，为高考常见题型，综合性强，难度中等．