题目内容
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(杂质中不含铁元素,且杂质不与H2、H2SO4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

实验结果:将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中完全反应,测得装置B增重1.35g.
Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定

Ⅲ.问题讨论与解决:
(1)如要验证滤液A中铁元素的存在形式,可另取两份滤液A分别进行实验,实验方法、现象与结论如下表.请将其补充完整.可供选择的试剂有:酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、氯水
(2)步骤④中煮沸的作用是: ;
(3)步骤③中反应的离子方程式为: ;
(4)请通过实验Ⅰ、Ⅱ计算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式.(写出计算过程)
Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定
实验结果:将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中完全反应,测得装置B增重1.35g.
Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定
Ⅲ.问题讨论与解决:
(1)如要验证滤液A中铁元素的存在形式,可另取两份滤液A分别进行实验,实验方法、现象与结论如下表.请将其补充完整.可供选择的试剂有:酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、氯水
| 实验方法 | 实验现象 | 结论 |
| 步骤1:在滤液A中加入 | 滤液A中有Fe3+ | |
| 步骤2:在滤液A中加入 | 滤液A中有Fe2+ |
(3)步骤③中反应的离子方程式为:
(4)请通过实验Ⅰ、Ⅱ计算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式.(写出计算过程)
考点:探究物质的组成或测量物质的含量
专题:
分析:铁矿石加入过量稀硫酸过滤得到滤液A为硫酸亚铁、硫酸铁溶液,通入足量氯气氧化亚铁离子卫硫酸铁溶液,加热煮沸得到滤液B中加入水稀释,取出20mlB的稀溶液,与KI发生反应,铁离子和碘离子发生氧化还原反应;
(1)Fe3+可以使KSCN溶液变红色,Fe2+具有还原性,可以使酸性高锰酸钾溶液褪色;
(2)滤液A中通入过量的氯气,步骤④中煮沸除去滤液A中过量的Cl2,防止在步骤⑥中与KI反应;
(3)步骤③通入氯气,氯气将亚铁离子氧化为铁离子,自身被还原为氯离子;
(4)Ⅰ中装置B增重1.35g为生成水的质量,根据氧元素守恒5g矿石中计算n(O),Ⅱ中步骤⑥发生2Fe3++2I-=2Fe2++I2,根据消耗KI溶液体积计算n(Fe3+),根据Fe元素守恒计算10g矿石中n(Fe),据此确定氧化物化学式.
(1)Fe3+可以使KSCN溶液变红色,Fe2+具有还原性,可以使酸性高锰酸钾溶液褪色;
(2)滤液A中通入过量的氯气,步骤④中煮沸除去滤液A中过量的Cl2,防止在步骤⑥中与KI反应;
(3)步骤③通入氯气,氯气将亚铁离子氧化为铁离子,自身被还原为氯离子;
(4)Ⅰ中装置B增重1.35g为生成水的质量,根据氧元素守恒5g矿石中计算n(O),Ⅱ中步骤⑥发生2Fe3++2I-=2Fe2++I2,根据消耗KI溶液体积计算n(Fe3+),根据Fe元素守恒计算10g矿石中n(Fe),据此确定氧化物化学式.
解答:
解:(1)步骤1:在滤液A中加入KSCN溶液,若溶液变红色,滤液A中有Fe3+,
步骤2:在滤液A中加入酸性KMnO4,酸性高锰酸钾溶液紫色褪去,滤液A中有Fe2+,
故答案为:
;
(2)滤液A中通入过量的氯气,步骤④中煮沸除去滤液A中过量的Cl2,防止在步骤⑥中与KI反应,最终影响Fe元素物质的量的测定,
故答案为:除去滤液A中过量的Cl2;
(3)步骤③通入氯气,氯气将亚铁离子氧化为铁离子,自身被还原为氯离子,反应离子方程式为:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,
故答案为:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-;
(4)Ⅰ中装置B增重1.35g为生成水的质量,根据氧元素守恒,5g矿石中n(O)=n(H2O)=
=0.075mol,10g矿石中n(O)=0.15mol,
Ⅱ中步骤⑥发生2Fe3++2I-=2Fe2++I2,n(Fe3+)=0.02L×0.5mol/L×
=0.125mol,故10矿石中n(Fe)=n(Fe3+)=0.125mol,
故n(Fe):n(O)=0.125mol:0.15mol=5:6,即化学式为:Fe5O6,
答:该铁矿石中铁的氧化物的化学式为Fe5O6.
步骤2:在滤液A中加入酸性KMnO4,酸性高锰酸钾溶液紫色褪去,滤液A中有Fe2+,
故答案为:
| 实验方法 | 实验现象 | 结论 |
| 步骤1:KSCN溶液 | 溶液变红色 | 滤液A中有Fe3+ |
| 步骤2:酸性KMnO4 | 酸性高锰酸钾溶液紫色褪去 | 滤液A中有Fe2+ |
(2)滤液A中通入过量的氯气,步骤④中煮沸除去滤液A中过量的Cl2,防止在步骤⑥中与KI反应,最终影响Fe元素物质的量的测定,
故答案为:除去滤液A中过量的Cl2;
(3)步骤③通入氯气,氯气将亚铁离子氧化为铁离子,自身被还原为氯离子,反应离子方程式为:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,
故答案为:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-;
(4)Ⅰ中装置B增重1.35g为生成水的质量,根据氧元素守恒,5g矿石中n(O)=n(H2O)=
| 1.35g |
| 18g/mol |
Ⅱ中步骤⑥发生2Fe3++2I-=2Fe2++I2,n(Fe3+)=0.02L×0.5mol/L×
| 250ml |
| 20ml |
故n(Fe):n(O)=0.125mol:0.15mol=5:6,即化学式为:Fe5O6,
答:该铁矿石中铁的氧化物的化学式为Fe5O6.
点评:本题考查探究物质组成及含量测定,是高考中的常见题型,题目难度中等,理解测定原理是关键,侧重对学生综合能力的考查,需要学生具备扎实的基础.
练习册系列答案
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