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H₂SO₄反应)。有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。

实验一：铁矿石中含氧量的测定
a．按上图组装仪器(夹持仪器均省略)，检查装置的气密性；
b．将5．0g铁矿石放入硬质玻璃管中；
c．从左端导气管口处不断地缓缓通入H₂，待C装置出口处对H₂验纯后，点燃A处酒精灯；
d．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，则铁矿石中氧的质量分数为______________________。
实验二：铁矿石中含铁量的测定
 
（3）步骤④中煮沸的目的是_____________________________________________。
（4）步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管、_________________________。
（5）下列有关步骤⑥的操作中说法不正确的是_______________________________。
a．滴定管用蒸馏水洗涤后再用待装液润洗
b．锥形瓶不需要用待测液润洗
c．因为碘水为黄色，所以滴定过程中不需加指示剂
d．滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂
（6）铁矿石中铁的质量分数为______________________________________________。
实验结论：推算铁的氧化物的组成
（7）由实验一、二得出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为____________________________。

Answer 1

（14分、每空2分）（1）防止空气中的水蒸气和CO₂进入B中，影响测定结果 （2）24%
（3）除去溶液中溶解的过量的Cl₂ （4）玻璃棒、250ml容量瓶（未答“250ml”不给分）
（5）cd （6）70% （7）Fe₅O₆

解析试题分析：（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FeyOx＋H₂→Fe＋H₂O可知，B中增加的质量就是反应中产生的水的质量。而水中的氧元素来自于矿石中，所以矿石中氧元素的质量分数是＝×100%＝24%。
（3）向铁矿石中加入硫酸，矿石溶解生成硫酸的铁盐或亚铁盐溶液，还存在过量的硫酸溶液。加入过量的氯气的目的是将溶液中的亚铁离子氧化生成铁离子。由于氯气是过量的，所以煮沸的作用是除去溶液中溶解的过量的Cl₂。
（4）容量瓶是一种定容仪器，若是稀释到250mL，则需要的仪器是烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶。
（5）a．滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗，故a正确；b．锥形瓶不需要用待测液润洗，故b正确c．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c错误；d．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，但是亚铁离子的绿色会产生干扰作用，因此不能用淀粉溶液做指示剂，故d错误，答案选cd。
（6）由于所取溶液（含Fe³⁺）的体积与消耗KI溶液的体积相等，因此结合方程式2Fe^3＋＋2I^－＝2Fe^2＋＋I₂，知，c(Fe³⁺)＝c(I^－)＝0.5mol/L，所以铁元素的百分含量为＝×100%=70%。
（7）根据以上分析可知，矿石中铁和氧元素的个数之比是:=5:6，所以化学式是Fe₅O₆。
考点：考查物质含量的测定、实验方案设计与评价、物质的量浓度的配制、滴定实验操作以及物质化学式的确定等