9.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(假設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和氧元素,且雜質(zhì)不與稀硫酸反應(yīng)).某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)某鐵礦石中鐵的價(jià)態(tài)和氧化物的化學(xué)式進(jìn)行探究.
[提出假設(shè)]
假設(shè)1:鐵礦石中只含+3價(jià)鐵;
假設(shè)2:鐵礦石中只含+2價(jià)鐵;
假設(shè)3:鐵礦石中含有+3價(jià)和+2價(jià)鐵.
[查閱資料]2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
[定性探究]
實(shí)驗(yàn)(一)
取鐵礦石樣品粉碎,盛裝于燒杯中,加入適量的X溶液,微熱,充分溶解后將濾液分成四份:
①向第一份溶液中滴加少量KSCN溶液;
②向第二份溶液中滴加適量高錳酸鉀溶液;
③向第三份溶液中滴加少量KSCN溶液,再滴加適量過氧化氫溶液;
④向第四份溶液中滴加適量氫氧化鈉溶液.
(1)上述X溶液是稀硫酸(填“稀硝酸”“稀硫酸”或“濃鹽酸”);上述方案中,一定能證明鐵礦石中含+2價(jià)鐵的方案是②(填序號(hào)).
[定量探究]
實(shí)驗(yàn)(二) 鐵礦石中含氧量的測(cè)定:
①按圖組裝儀器,檢查裝置的氣密性;
②將5.0g鐵礦石放入硬質(zhì)玻璃管中,其他裝置中的藥品如圖所示(夾持裝置已略去);
③A中開始反應(yīng),不斷地緩緩向后續(xù)裝置中通入氫氣,待D裝置出口處氫氣驗(yàn)純后,點(diǎn)燃C處酒精燈;
④充分反應(yīng)后,撤掉酒精燈,再持續(xù)通入氫氣直至完全冷卻.

(2)按上述方案進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),假設(shè)各項(xiàng)操作都正確,但最終測(cè)得結(jié)果都偏高,請(qǐng)你提出改進(jìn)方案的建議:裝置D后連接一個(gè)盛堿石灰的干燥管.
如果拆去B裝置,測(cè)得結(jié)果可能會(huì)偏高(填“偏高”“偏低”或“無影響”).
(3)改進(jìn)方案后,測(cè)得反應(yīng)后D裝置增重1.35g,則鐵礦石中氧的百分含量為24%.若將H2換成CO,則還需補(bǔ)充尾氣處理裝置.
實(shí)驗(yàn)(三) 鐵礦石中含鐵量的測(cè)定:

(4)步驟⑤中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、250mL容量瓶.
(5)步驟④中煮沸的作用是趕走溶液中溶解的過量的Cl2
(6)若滴定過程中消耗0.500 0mol•L-1的KI溶液20.00mL,則鐵礦石中鐵的百分含量為70%.

分析 【提出假設(shè)】依據(jù)假設(shè)1、2分析推斷假設(shè)3為鐵礦石中含+2、+3價(jià)鐵;
【定性研究】(1)樣品溶解需要酸,硝酸具有氧化性可能也會(huì)亞鐵離子,濃鹽酸會(huì)被高錳酸鉀溶液也會(huì)生成氯氣,所以只有稀硫酸符合;依據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟②加入高錳酸鉀溶液褪色證明含有亞鐵離子;
【定量研究】
(2)分析裝置圖,最后堿石灰可以吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高,需連接盛堿石灰的干燥管;去掉裝置B水蒸氣金融業(yè)裝置D導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高;
(3)依據(jù)裝置D中水的質(zhì)量,結(jié)合氧元素守恒計(jì)算含氧元素質(zhì)量,得到鐵礦石中氧的百分含量;
(4)根據(jù)稀釋液體和配制一定體積的溶液的步驟所選擇的儀器來回答主要是計(jì)算、量取、溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌轉(zhuǎn)移、定容、搖勻等;
(5)煮沸可以將水中的氣體趕走;
(6)根據(jù)元素守恒和化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)反應(yīng)的方程式為2Fe3++2I-=2Fe2++I2可知,消耗的碘離子與鐵離子物質(zhì)的量相等,n(Fe3+)=n(KI).

解答 解:【提出假設(shè)】假設(shè)1:鐵礦石中只含+3價(jià)鐵;假設(shè)2:鐵礦石中只含+2價(jià)鐵;依據(jù)假設(shè)1、2,結(jié)合鐵元素存在的化合價(jià),分析推斷假設(shè)3為鐵礦石中含+2、+3價(jià)鐵,
故答案為:鐵礦石中含+2、+3價(jià)鐵;
【定性研究】(1)樣品溶解需要酸,硝酸具有氧化性可能也會(huì)亞鐵離子,濃鹽酸會(huì)被高錳酸鉀溶液也會(huì)生成氯氣,所以只有稀硫酸符合;依據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟②,向第二份溶液中滴加適量高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性,加入高錳酸鉀溶液褪色證明被還原,證明含有亞鐵離子,
故答案為:稀硫酸;②;
【定量研究】
(2)該實(shí)驗(yàn)中,氫氣和氧化鐵反應(yīng)生成金屬鐵和水,根據(jù)固體質(zhì)量的變化來計(jì)算鐵的含量,分析裝置圖,最后堿石灰可以吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高,需連接盛堿石灰的干燥管;去掉裝置B水蒸氣金融業(yè)裝置D導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高;
故答案為:裝置D后連接一個(gè)盛堿石灰的干燥管;偏高;
(3)依據(jù)水的質(zhì)量計(jì)算含氧元素質(zhì)量得到鐵礦石中氧的百分含量,測(cè)的反應(yīng)后裝置D增重1.35g,根據(jù)反應(yīng)的實(shí)質(zhì),增加的是水的質(zhì)量,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,所以鐵礦石中氧的百分含量是:$\frac{\frac{1.35g}{18g/mol}×16g/mol}{5.0g}$×100%=24%,一氧化碳有毒不能排放空氣中,若將H2換成CO,則還需補(bǔ)充尾氣吸收裝置,不測(cè)定D裝置的凈增質(zhì)量,通過測(cè)定物理量裝置C反應(yīng)前后質(zhì)量變化計(jì)算含氧量,
故答案為:24%;尾氣處理;
(4)將原溶液稀釋到250mL,需要使用的玻璃儀器儀器有:燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、250mL容量瓶,還缺少250mL容量瓶,
故答案為:250mL容量瓶;
(5)向鐵礦石中加入硫酸,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,煮沸后可以降低氯氣的溶解度,趕走溶液中溶解的過量的Cl2,
故答案為:趕走溶液中溶解的過量的Cl2;
(6)根據(jù)反應(yīng)的方程式為2Fe3++2I-=2Fe2++I2可知,消耗的碘離子與鐵離子物質(zhì)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,所以鐵元素的百分含量為:$\frac{0.5000mol/L×0.250L×56g/mol}{10.0g}$×100%=70%,
鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe5O6
故答案是:70%.

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,該題是高考中的常見題型,屬于中等難度的試題,側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練,有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作能力;該類試題綜合性強(qiáng),理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密,要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題,聯(lián)系所學(xué)過的知識(shí)和技能,全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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20.下列說法正確的是( 。
A.赤鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦、孔雀石都是常見的鐵礦石
B.纖維素、PLA(聚乳酸)、維生素C、硝化纖維等都是高分子化合物
C.高容量的儲(chǔ)氫材料的研制是推廣應(yīng)用燃料電池的關(guān)鍵問題之一
D.將呼吸產(chǎn)生的二氧化碳用石灰水吸收符合”低碳經(jīng)濟(jì)“原則

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20.已知空氣-鋅電池的電極反應(yīng)為,鋅片:Zn+2OH--2e-═ZnO+H2O;碳棒:O2+2H2O+4e-═4OH-,據(jù)此判斷,鋅片是( 。
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17.下列關(guān)于元素周期表的說法正確的是( 。
A.現(xiàn)代元素周期表是按照元素相對(duì)原子質(zhì)量由小到大排列而成的
B.同主族的元素,都是按從上到下的順序電子層數(shù)逐漸增多
C.同周期的元素,都是按從左到右的順序原子最外層電子數(shù)由1遞增到8
D.同周期的元素的原子和離子半徑,都是按從左到右的順序逐漸減小

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4.用下列實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn),能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵ā 。?br />
A.用圖甲的方法不能檢查此裝置的氣密性
B.圖乙可以作為CCl4萃取溴水后的分液裝置
C.實(shí)驗(yàn)室用圖丙所示裝置制取少量氨氣
D.圖丁洗氣瓶中的白色沉淀為BaSO3

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14.鎂是最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料之一.金屬鎂性質(zhì)活潑,能與空氣中的O2、N2、CO2等反應(yīng),也能與沸水反應(yīng).其中,Mg與N2反應(yīng)的產(chǎn)物Mg3N2與水反應(yīng)的方程式為:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑.
請(qǐng)回答下列問題:
(1)甲組學(xué)生研究Mg能在CO2氣體中燃燒,并研究其產(chǎn)物.將鎂條在空氣中加熱點(diǎn)燃后迅速插入盛放CO2氣體的集氣瓶中,觀察到的現(xiàn)象是劇烈燃燒,發(fā)出耀眼白光,反應(yīng)后在集氣瓶內(nèi)部附著白色粉末和黑色顆粒;;將集氣瓶中加入足量的稀鹽酸仍有黑色的固體未溶解,所以Mg在CO2氣體中燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式是2Mg+CO2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$C+2MgO.
(2)乙組學(xué)生根據(jù)上述甲組實(shí)驗(yàn),認(rèn)為Mg能在NO2中燃燒,可能產(chǎn)物為MgO、N2和Mg3N2.通過如下實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證反應(yīng)產(chǎn)物(夾持裝置省略,部分儀器可重復(fù)使用).

已知:NO2氣體能被NaOH吸收.
①乙組同學(xué)的裝置中,依次連接的順序?yàn)锳BCBED(填字母序號(hào));裝置B的作用是在C的兩側(cè)防止水蒸氣進(jìn)入C中與產(chǎn)物 Mg3N2反應(yīng).
②確定產(chǎn)物中有N2生成的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為D中試劑瓶中的水被氣體壓入燒杯中.
(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明:產(chǎn)物中存在Mg3N2取C中少量反應(yīng)產(chǎn)物,加入到水中產(chǎn)生刺激性氣味的氣體,該氣體可使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán).

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1.CO2是合成尿素的原料,但水泥廠生產(chǎn)時(shí)卻排放出大量的CO2.華盛頓大學(xué)的研究人員研究出一種方法,可實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)時(shí)CO2零排放,其基本原理如圖所示:
(1)上述生產(chǎn)過程的能量轉(zhuǎn)化方式是太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能.
(2)上述電解反應(yīng)在溫度小于900℃時(shí)進(jìn)行,碳酸鈣先分解為CaO和CO2,電解質(zhì)為熔融碳酸鈉,陰極的電極反應(yīng)式為3CO2+4e-═C+2CO32-

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18.顛茄酸酯(H)有解除胃腸道痙攣、抑制胃酸分泌的作用,常用于胃腸道平滑肌痙攣及潰瘍病的輔助治療,其合成路線如下:

試回答下列問題:
(1)反應(yīng)I所涉及的物質(zhì)均為烴,氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為7.69%,A的相對(duì)分子量小于110,則A的化學(xué)名稱為苯乙烯,A分子中最多有3個(gè)碳原子在一條直線上.
(2)反應(yīng)II的反應(yīng)類型是取代,反應(yīng)III的反應(yīng)類型是濃H2SO4、加熱.
(3)B的結(jié)構(gòu)簡式是;E的分子式為C10H12O2;F中含氧官能團(tuán)的名稱是醛基和酯基.
(4)由C→D反應(yīng)的化學(xué)方程式為
(5)化合物G有多種同分異構(gòu)體,同時(shí)滿足下列條件的有6種.
①能發(fā)生水解反應(yīng)和銀鏡反應(yīng);②能與FeCl3發(fā)生顯色反應(yīng);③苯環(huán)上有四個(gè)取代基,且苯環(huán)上一鹵代物只有一種.
(6)參照上述合成路線,設(shè)計(jì)一條由 制備的合成路線

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19.化學(xué)與生活、生產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān),下列說法中正確的是(  )
A.14C可用于文物年代的鑒定,14C和12C互為同素異形體
B.淀粉和纖維素都是高分子化合物,且都是非電解質(zhì)
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