Question

20．我国的铁矿资源储量很丰富，其中以磁铁矿（主要成分Fe₃O₄）和赤铁矿（主要成分是Fe₂O₃）两种矿石为主，某炼钢厂欲用某种矿石作炼铁原料，需要对这种矿石样品分析，探究矿石中铁的价态和测定铁元素的含量，做了一些实验．
I．检验矿石样品中是否有Fe²⁺和Fe³⁺
实验操作步骤：

（1）过滤操作中用到的玻璃仪器有玻璃棒、普通漏斗、烧杯．
（2）检验有Fe²⁺和Fe³⁺常用的化学试剂有：KSCN溶液、新制氯水、KMnO₄溶液、H₂O₂溶液．
①检验Fe³⁺选KSCN溶液．
②设计实验方案，证明该滤液中既有Fe²⁺又有Fe³⁺取适量滤液分别加入两支试管中，在一支试管中滴入酸性KMnO₄溶液，振荡后KMnO₄溶液褪色，说明有Fe²⁺；再在另一支试管中滴入KSCN溶液，溶液变红，说明有Fe³⁺．
II．测定矿石中铁元素的含量
（3）若上述实验中称取28g矿石样品，经过酸溶、过滤后得到200ml滤液，现取出20ml溶液装于锥形瓶中，先向锥形瓶中加入足量酸化的SnCl₂溶液，充分反应后，再加入HgCl₂除去过量的SnCl₂，最后滴入20ml0.25mol/L的K₂Cr₂O₇溶液恰好完全反应，发生的主要反应如下：2FeCl₃+SnCl₂=2FeCl₂+SnCl₄；6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，计算矿石样品中铁元素的质量分数是60%．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）依据过滤装置和操作选择需要的玻璃仪器；
（2）①检验Fe³⁺的试剂是硫氰酸钾溶液，遇到铁离子变化为血红色；
②证明该滤液中既有Fe²⁺又有Fe³⁺，亚铁离子检验需要利用其还原性，选择高锰酸钾溶液，铁离子检验选择KSCN溶液检验；
Ⅱ．（3）2FeCl₃+SnCl₂=2FeCl₂+SnCl₄；6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，得到6FeCl₃～6FeCl₂～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，据此计算；

解答 解：I．（1）过滤操作中用到的玻璃仪器有玻璃棒、普通漏斗、烧杯，
故答案为：玻璃棒、普通漏斗、烧杯；
（2）①检验Fe³⁺选KSCN溶液，铁离子遇到KSCN溶液变血红色，
故答案为：KSCN溶液；
②证明该滤液中既有Fe²⁺又有Fe³⁺，亚铁离子检验需要利用其还原性，选择高锰酸钾溶液，铁离子检验选择KSCN溶液检验，步骤和现象为：取适量滤液分别加入两支试管中，在一支试管中滴入酸性KMnO₄溶液，振荡后KMnO₄溶液褪色，说明有Fe³⁺；再在另一支试管中滴入KSCN溶液，溶液变红，说明有Fe³⁺，
故答案为：取适量滤液分别加入两支试管中，在一支试管中滴入酸性KMnO₄溶液，振荡后KMnO₄溶液褪色，说明有Fe³⁺；再在另一支试管中滴入KSCN溶液，溶液变红，说明有Fe³⁺；
II．（3）2FeCl₃+SnCl₂=2FeCl₂+SnCl₄；6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
得到6FeCl₃～6FeCl₂～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，
       6                                        1
      n                                     0.0 20L×0.25mol/L
n=0.0 20L×0.25mol/L×6=0.03mol
200ml滤液中铁元素物质的量=0.03mol×$\frac{200ml}{20ml}$=0.3mol，
矿石样品中铁元素的质量分数=$\frac{0.3mol×56g/mol}{28g}$×100%=60%，
故答案为：60%；

点评 本题考查了物质提取、物质分离和物质检验方法等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．