题目内容
3．铁矿石的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）．某研究性学习小组对某铁矿石中铁的价态和氧化物的化学式进行探究．【提出假设】
假设1：铁矿石中只含+3价铁 假设2：铁矿石中只含+2价铁 假设3：铁矿石中含+2、+3价铁
【定型探究】
实验（一）
取铁矿石样品粉碎，盛装于烧杯中，加入适量稀硫酸，微热，充分溶解后将滤液分成4份：①向第一份中加入少量KSCN溶液；②向第二份中加入适量高锰酸钾溶液；③向第三份中加入少量KSCN，再加入适量双氧水；④向第四份中加入适量氢氧化钠溶液．
（1）上述方案中一定能证明铁矿石中含有+2价铁的方案是②．
【定量探究】
实验（二）铁矿石中含氧量的测定
①按上图组装仪器，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．
（2）装置C的作用为防止空气中的水蒸气和CO2进入B中，影响测定结果．
（3）测得反应后装置B增重1.35g，则铁矿石中氧的百分含量为24%．
（4）若将H2换成CO，则还需补充尾气吸收装置．
实验（三）．铁矿石中含铁量的测定
（5）步骤④中煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl2；步骤⑤中用到的玻璃仪器有：250mL容量瓶．
（6）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70%．由以上数据可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为Fe5O6 ．
分析 【提出假设】依据假设1、2分析推断假设3为铁矿石中含+2、+3价铁；
【定性研究】（1）依据实验步骤②加入高锰酸钾溶液褪色证明含有亚铁离子；
【定量研究】
（2）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；
（3）依据装置D中水的质量，结合氧元素守恒计算含氧元素质量，得到铁矿石中氧的百分含量；
（4）一氧化碳有毒不能排放空气中，若将H2换成CO，则还需补充尾气吸收装置；
（5）煮沸可以将水中的气体赶跑；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）根据元素守恒和化学反应方程式进行计算；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：【提出假设】假设1：铁矿石中只含+3价铁；假设2：铁矿石中只含+2价铁；依据假设1、2，结合铁元素存在的化合价，分析推断假设3为铁矿石中含+2、+3价铁，
故答案为：铁矿石中含+2、+3价铁；
【定性研究】（1）依据实验步骤②，向第二份溶液中滴加适量高锰酸钾溶液具有强氧化性，加入高锰酸钾溶液褪色证明被还原，证明含有亚铁离子，
故答案为：②；
【定量研究】
（2）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；
（3）依据水的质量计算含氧元素质量得到铁矿石中氧的百分含量，测的反应后装置D增重1.35g，根据反应的实质，增加的是水的质量，根据质量守恒定律，所以铁矿石中氧的百分含量是：$\frac{\frac{1.35g}{18g/mol}×16g/mol}{5.0g}$×100%=24%，
故答案为：24%；
（4）一氧化碳有毒不能排放空气中，若将H2换成CO，则还需补充尾气吸收装置，
故答案为：尾气吸收；
（5）向铁矿石中加入硫酸，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，煮沸后可以降低氯气的溶解度，赶走溶液中溶解的过量的Cl2，将原溶液稀释到250mL，需要使用的玻璃仪器仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶，还缺少250mL容量瓶，
故答案为：赶走溶液中溶解的过量的Cl2；250mL容量瓶；
（6）根据反应的方程式为2Fe3++2I-=2Fe2++I2可知，消耗的碘离子与铁离子物质的量相等，n（Fe3+）=n（KI），即：0.5000mol•L-1×0.020L=c（Fe3+）×0.02L，解得c（Fe3+）=0.5mol•L-1，所以铁元素的百分含量为：$\frac{0.5000mol/L×0.250L×56g/mol}{10.0g}$×100%=70%，
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：$\frac{70}{56}$：$\frac{24}{16}$=5：6，
铁的氧化物的化学式为Fe5O6，
故答案是：70%；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，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计、操作能力；该类试题综合性强，理论和实践的联系紧密，要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，全面细致的思考才能得出正确的结论．
| A． | Na2CO3+HNO3与NaHCO3+HNO3 | B． | CaCl2+Na2CO3与Ca（NO3）2+K2CO3 | ||
| C． | Ba（OH）2+NaHSO4与BaCl2+NaHSO4 | D． | NaOH+H2SO4与Fe（OH）3+H2SO4 |
| A． | 用滴管滴加液体时，滴管应垂悬在容器上方，不能触及容器内壁 | |
| B． | 用药匙或者纸槽把粉末状药品送入试管的底部 | |
| C． | 配制硫酸溶液时，可先在量筒中加入一定体积的水，再在搅拌条件下慢慢加入浓硫酸 | |
| D． | 过滤时玻璃棒的末端应轻轻靠在三层的滤纸上 |
| A． | 铁与盐酸反应：2Fe+6H+═2Fe3++3H2↑ | |
| B． | 氯化铁溶液与铁反应：Fe3++Fe═2Fe2+ | |
| C． | 氧化亚铁与稀盐酸反应：FeO+2H+═Fe3++H2O | |
| D． | 氯化铁溶液与铜反应：2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+ |
．
+Br2$\stackrel{Fe}{→}$
+HBr或
+HBr．| A． | 一定量的碳酸氢钠溶液中加入足量澄清石灰水 HCO3-+Ca2++OH-═CaCO3↓+H2O | |
| B． | 漂白粉的稀溶液中通入过量SO2气体 Ca2++2ClO-+SO2+H2O═CaSO3↓+2HClO | |
| C． | 已知电离平衡常数：H2CO3＞HClO＞HCO3-，向NaClO溶液中通入少量二氧化碳：2ClO-+CO2+H2O═2HClO+CO32- | |
| D． | Ba（OH）2溶液加入过量NaHSO4溶液中：H++SO42-+Ba2++OH-═BaSO4↓+H2O |
| A． | 30 | B． | 44 | C． | 46 | D． | 80 |