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)不與硫酸反應(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)補(bǔ)充完整
（1）按如圖一組裝儀器，并檢查裝置的氣密性；
（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，

 

，再點(diǎn)燃A處酒精燈；
（4）充分反應(yīng)后，撤掉酒精燈，再持續(xù)通入氫氣至硬質(zhì)玻璃管完全冷卻；
（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，流程如圖二．
（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、玻璃棒、

 

．
（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．滴定前沒有氣泡，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
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)
（4）滴定過程中消耗了0.5000mol?L^-1 KI溶液20.00mL．
Ⅲ．由Ⅰ、Ⅱ可以推算出該鐵礦石中如只有一種鐵的氧化物，則其化學(xué)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：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．（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；
（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、鐵礦石先用足量的稀硫酸溶解，過濾除去雜質(zhì)，得到只含鐵的離子的溶液，再通氯氣將溶液中的鐵的離子氧化成三價(jià)鐵離子，再用碘化鉀來滴定，據(jù)此分析計(jì)算；
（1）煮沸可以將水中的氣體趕跑；
（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)滴定試驗(yàn)以及滴定過程中的實(shí)驗(yàn)誤差分析知識(shí)來回答判斷；
Ⅲ．Ⅰ中裝置B增重2.25g為生成水的質(zhì)量，根據(jù)氧元素守恒8.0g礦石中計(jì)算n（O），Ⅱ中步驟⑥發(fā)生2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，根據(jù)消耗KI溶液體積計(jì)算n（Fe³⁺），根據(jù)Fe元素守恒計(jì)算10g礦石中n（Fe），據(jù)此確定氧化物化學(xué)式．

解答： 解：Ⅰ．（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；
（5）裝置B增重2.25g，根據(jù)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，增加的是水的質(zhì)量，所以氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

2.25g× 16 18

8.0

×100%=25%，
故答案為：25%；
Ⅱ．鐵礦石先用足量的稀硫酸溶解，過濾除去雜質(zhì)，得到只含鐵的離子的溶液，再通氯氣將溶液中的鐵的離子氧化成三價(jià)鐵離子，再用碘化鉀來滴定；
（1）向鐵礦石中加入硫酸，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，故答案為：趕走溶液中溶解的過量的Cl₂；
（2）容量瓶是一種定容儀器，若是稀釋到250mL，則采用的儀器有：燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、250mL容量瓶，故答案為：250mL容量瓶；
（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．滴定結(jié)束后，滴定管尖嘴部分有氣泡，導(dǎo)致讀數(shù)偏大，則測(cè)定結(jié)果偏大，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；
故答案為：be；
Ⅲ．Ⅰ中裝置B增重2.25g為生成水的質(zhì)量，根據(jù)氧元素守恒，8.0g礦石中n（O）=n（H₂O）=

2.25g

18g/mol

=0.125mol，10g礦石中n（O）=0.125×

10

8

mol，
Ⅱ中步驟⑥發(fā)生2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，n（Fe³⁺）=0.02L×0.5mol/L×

250mL

20mL

=0.125mol，故10g礦石中n（Fe）=n（Fe³⁺）=0.125mol，
故n（Fe）：n（O）=0.125mol：0.125×

10

8

mol=4：5，即化學(xué)式為：Fe₄O₅，
故答案為：Fe₄O₅．

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．