Question

鐵礦石是工業(yè)煉鐵的主要原料之一，其主要成分為鐵的氧化物（設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和氧元素，且雜質(zhì)不與H₂SO₄反應(yīng)）．某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)某鐵礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式進(jìn)行探究．

Ⅰ．鐵礦石中含氧量的測(cè)定，以下實(shí)驗(yàn)過程不完整，請(qǐng)?jiān)趫D1中補(bǔ)充完整．
①按上圖組裝儀器，并

 

；
②將8.0g鐵礦石放入硬質(zhì)玻璃管中，裝置B、C中的藥品如圖所示（夾持儀器均省略）；
③從左端導(dǎo)氣管口處不斷地緩緩?fù)ㄈ際₂，

 

，點(diǎn)燃A處酒精燈；

 

④充分反應(yīng)后，撤掉酒精燈，

 

；
⑤測(cè)得反應(yīng)后裝置B增重2.25g，則鐵礦石中氧的百分含量為

 

．
Ⅱ．鐵礦石中含鐵量的測(cè)定如圖2所示．
（1）步驟④中煮沸的作用是

 

．
（2）步驟⑤中用到的玻璃儀器有燒杯、膠頭滴管、250mL容量瓶、

 

．
（3）下列有關(guān)步驟⑥的操作中說法正確的是

 

．
a．因?yàn)榈馑疄辄S色，所以滴定過程中不需加指示劑
b．錐形瓶不需要用待測(cè)液潤(rùn)洗
c．滴定過程中可利用淀粉溶液作為指示劑
d．滴定過程中，眼睛注視滴定管中液面變化
e．滴定結(jié)束后，30s內(nèi)溶液不恢復(fù)原來的顏色，再讀數(shù)
f．滴定結(jié)束后，滴定管尖嘴部分有氣泡，則測(cè)定結(jié)果偏大
（4）若滴定過程中消耗0.5000mol?L^-1的KI溶液20.00mL，則鐵礦石中鐵的百分含量為

 

．
Ⅲ．由Ⅰ、Ⅱ可以推算出該鐵礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：鐵的氧化物和氫氧化物,探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：Ⅰ．①組裝儀器完畢，需要檢驗(yàn)裝置的氣密性；
③氫氣不純?nèi)紵龝r(shí)可發(fā)生爆炸，因此點(diǎn)燃酒精燈前要檢驗(yàn)C裝置出口處氫氣的純度；
④充分反應(yīng)后，撤掉酒精燈，需防止熱的鐵被氧氣氧化；
⑤反應(yīng)后裝置B增重2.25g，即氫氣和氧化鐵反應(yīng)后固體質(zhì)量的增加值，可以根據(jù)差量法來計(jì)算；
Ⅱ．（1）煮沸可以排除水中的氯氣，防止實(shí)驗(yàn)誤差；
（2）根據(jù)稀釋液體和配制一定體積的溶液所選擇的儀器來回答；
（3）根據(jù)滴定實(shí)驗(yàn)以及滴定過程中的實(shí)驗(yàn)誤差分析知識(shí)判斷；
（4）根據(jù)元素守恒和化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行計(jì)算；
Ⅲ．根據(jù)鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算出鐵的氧化物的化學(xué)式．

解答： 解：Ⅰ．①組裝儀器完畢，需要檢驗(yàn)裝置的氣密性，
故答案為：檢驗(yàn)裝置的氣密性；
③氫氣不純?nèi)紵龝r(shí)可發(fā)生爆炸，因此點(diǎn)燃酒精燈前要檢驗(yàn)C裝置出口處氫氣的純度，
故答案為：待C裝置出口處氫氣驗(yàn)純后；
④充分反應(yīng)后，撤掉酒精燈，需防止熱的鐵被氧氣氧化，可再持續(xù)通入氫氣至完全冷卻，讓氫氣作保護(hù)氣，
故答案為：再持續(xù)通入氫氣至完全冷卻；
⑤1.35g，根據(jù)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，增加的是氧元素的質(zhì)量，所以氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

2.25 18 ×16

8.0

100%=25%，
故答案為：25%；
Ⅱ．（1）向鐵礦石中加入硫酸，酸化反應(yīng)生成硫酸的鐵鹽溶液，還存在過量的硫酸溶液，加入過量的氯氣，煮沸的作用是趕走溶液中溶解的過量的Cl₂，否則會(huì)影響與KI的反應(yīng)，帶來實(shí)驗(yàn)誤差，
故答案為：趕走溶液中溶解的過量的Cl₂；
（2）玻璃棒需要攪拌和引流，采用的儀器有：燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、250mL容量瓶，
故答案為：玻璃棒；
（3）a．碘水為黃色，三價(jià)鐵離子也是黃色溶液，滴定過程中需加指示劑，故a錯(cuò)誤；
b．錐形瓶不需要用待測(cè)液潤(rùn)洗，否則濃度偏大，故b正確；
c．滴定過程中，三價(jià)鐵可以和碘離子發(fā)生反應(yīng)生成亞鐵離子和碘單質(zhì)，碘單質(zhì)遇到淀粉溶液顯示藍(lán)色，不能確定是否達(dá)到滴定終點(diǎn)，故c錯(cuò)誤；
滴定管用蒸餾水洗滌后必須用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗，故c錯(cuò)誤；
d．滴定過程中，眼睛注視錐形瓶中顏色的變化，故d錯(cuò)誤；
e．滴定結(jié)束后，30s內(nèi)溶液不恢復(fù)原來的顏色再讀數(shù)，故e正確；
f．滴定結(jié)束后，滴定管尖嘴部分有氣泡，導(dǎo)致讀數(shù)偏小，則測(cè)定結(jié)果偏小，故f錯(cuò)誤；
故答案為：be；
（4）由于所取溶液（含F(xiàn)e³⁺）的體積與消耗KI溶液的體積相等，反應(yīng)的方程式為2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，結(jié)合方程式可知，c（Fe³⁺）=c（KI）=0.5mol?L^-1，所以鐵元素的百分含量為：

0.5mol/L×0.25L×56g/mol

10g

×100%=70%，
故答案為：70%；
Ⅲ．鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是70%，氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是24%，所以100g鐵礦石中，鐵元素的質(zhì)量是70g，氧元素質(zhì)量是24g，鐵元素和氧元素的物質(zhì)的量比為：

70

56

：

24

16

=5：6，鐵的氧化物的化學(xué)式為：Fe₅O₆，
故答案為：Fe₅O₆．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了探究鐵礦石中氧元素和鐵元素的含量的方法，是一道探究物質(zhì)的組成、測(cè)量物質(zhì)的含量知識(shí)的一道綜合考查題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，為高考常見題型，綜合性強(qiáng)，難度中等．