Question

硬质玻璃管是化学实验中经常使用的一种仪器，请分析下列实验（固定装置略）并回答问题．

Ⅰ、硬质玻璃管常作为气体和固体反应的场所，如图1（其他装置省略，必要时可加热）．
下列实验描述不正确的是

 

A、固体A为无水硫酸铜时，可以检验气体X中是否含有水蒸气
B、固体A为铜时，可以除去N₂中的O₂
C、在空气流作用下，加热氯化铁晶体得到纯净的无水氯化铁
D、将氨气和空气混合气通过灼热的铂丝，可看到有红棕色气体生成
Ⅱ、进行微量实验：如图2所示，将浓硫酸滴入装有Na₂SO₃固体的培养皿一段时间后，a、b、c三个棉球变化如表．请填写表中的空白：

棉球	棉球上滴加的试剂	实验现象	解释和结论
a		棉球变白，微热后又恢复红色
b	含酚酞的NaOH溶液	棉球变为白色	离子方程式：
c		棉球变为白色	结论：该气体具有    性

Ⅲ、硬质玻璃管与其它装置结合完成定性或定量实验．图3是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的装置．
实验一：铁矿石中含氧量的测定
a．按图3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，

 

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）步骤c中填空为

 

（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②和⑤中都要用到的玻璃仪器是

 

．
（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
实验结论：推算铁的氧化物的组成
（6）由实验一、二得出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：I．A．无水硫酸铜和水反应生成蓝色的五水硫酸铜；
B．灼热的铜和氧气反应生成氧化铜，而而氮气性质稳定和铜不反应；
C．加热氯化铁晶体，氯化铁水解得不到氯化铁；
D．氨气和氧气在铂催化下生成一氧化氮，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮二氧化氮为红棕色；
Ⅱ．a二氧化硫具有漂白性，但其漂白性不稳定，加热时会恢复为原来的颜色；
b．二氧化硫属于酸性氧化物，能和强碱反应生成盐和水；
c．二氧化硫具有还原性，能和碘发生氧化还原反应；
Ⅲ．实验一、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；
实验二、铁矿石和硫酸反应生成硫酸的铁盐，通入氯气把亚铁离子氧化成铁离子，铁离子和碘离子发生氧化还原反应，用淀粉作指示剂进行滴定，根据消耗碘离子的量来计算铁元素含量．
（1）在氢气还原金属氧化物时，在点燃酒精灯前要验纯；
（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）煮沸可以排除水中的氯气，防止实验误差；
（4）根据过滤、稀释液体和配制一定体积的溶液所选择的仪器来回答；
（5）根据滴定实验以及滴定过程中的实验误差分析知识判断；
（6）根据碘元素计算铁元素的质量分数，再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．A．无水硫酸铜和水反应生成蓝色的五水硫酸铜，故固体A为无水硫酸铜时，可以检验气体X中是否含有水蒸气，故A正确；
B．灼热的铜和氧气反应生成氧化铜，而而氮气性质稳定和铜不反应，故B正确；
C．加热氯化铁晶体，氯化铁水解得到氢氧化铁，得不到氯化铁，应在氯化氢气流中加热，故C错误；
D．氨气和氧气在铂催化下生成一氧化氮，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮二氧化氮为红棕色，故D正确；
故答案为：C；
Ⅱ．a．红色棉球变白，微热后又恢复红色，说明二氧化硫使品红溶液褪色，则棉球上滴有品红溶液，该实验说明二氧化硫具有漂白性，但其漂白性不稳定，
b．二氧化硫属于酸性氧化物，能和NaOH溶液反应生成亚硫酸钠和水，导致溶液碱性减弱，所以溶液变为白色，离子方程式为：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，
c．碘遇淀粉试液变蓝色，二氧化硫具有还原性，碘具有氧化性，二者反应生成氢碘酸和硫酸，所以棉球变为白色，离子方程式为：SO₂+I₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-，该实验说明二氧化硫具有还原性，
故答案为：

棉球	棉球上滴加的试剂	实验现象	解释和结论
a	品红试液
b			离子方程式：2OH-+SO2=SO32-+H2O
c	含淀粉的碘水		结论：该气体具有   还原    性

Ⅲ．（1）氢气中混有氧气时点燃会产生爆炸，为防止安全事故发生，待C装置出口处H₂验纯后，点燃A处酒精灯，故答案为：待C装置出口处H₂验纯后；
（2）测的反应后装置B增重1.35g，根据反应的实质，增加的是水的质量，所以氧元素的质量分数是：

1.35g 18g/mol ×16g/mol

5.0g

×100%=24%，
故答案为：24%；
（3）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；
（4）过滤需要的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，若稀释到250mL时采用的仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶，则两个过程都需要的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒，故答案为：烧杯、玻璃棒；
（5）a．滴定管用蒸馏水洗涤后再用待装液润洗，否则会导致测量结果偏大，故正确；
b．锥形瓶不需要用待测液润洗，如果润洗，会导致测量结果偏大，故正确；
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，故错误；
故选c；
（6）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%，
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铁和氧元素的含量、二氧化硫的性质，二氧化硫具有还原性、氧化性、漂白性，根据二氧化硫的这几个酸性分析解答；铁矿石中成分及其含量的测定中，根据物质的流程从整体上把握知识点，同时考查学生分析问题、解决问题的能力，题目难度中等．