Question

15．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)），某研究性學習小組對某鐵礦石中鐵的氧化物的化學式進行探究．
Ⅰ．鐵礦石中含氧量的測定；
①按如圖1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，裝置B、C中的藥品都為堿石灰（詳見圖示，夾持儀器省略）
③從左端導(dǎo)氣管口處不斷地緩緩?fù)ㄈ際₂，待C裝置出口處H₂驗純后，點燃A處酒精燈
④充分反應(yīng)后，撤掉酒精燈，再持續(xù)通入氫氣至完全冷卻．
（1）裝置C的作用為防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入B中，影響測定結(jié)果；
（2）測的反應(yīng)后裝置B增重1.35g，則鐵礦石中氧的百分含量為24%；
（3）若將H₂換成CO，則還需補充尾氣處理裝置．
Ⅱ．鐵礦石中含鐵量的測定如圖2所示
（1）步驟④中煮沸的作用是趕走溶液中溶解的過量的Cl₂；
（2）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；
（3）下列有關(guān)步驟⑥的操作中說法正確的是df
a．因為碘水為黃色，所以滴定過程中不需加指示劑
b．滴定過程中可利用淀粉溶液作為指示劑
c．滴定管用蒸餾水洗滌后可以直接裝液
d．錐形瓶不需要用待測液潤洗
e．滴定過程中，眼睛注視滴定管中液面變化
f．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）若滴定過程中消耗0.5000mol•L^-1KI溶液20.00ml，則鐵礦石中鐵的百分含量為70%；
Ⅲ．由Ⅰ、Ⅱ可以推算出該鐵礦石中鐵的氧化物的化學式為Fe₅O₆．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）B中的堿石灰是吸收置換反應(yīng)生成的水的，為了防止空氣成分對實驗的影響，要加一個裝置吸收空氣中的水以及二氧化碳；
（2）反應(yīng)后裝置B增重1.35g，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)差量法來計算；
（3）若將H₂換成CO，CO有毒，不能排入空氣中；
Ⅱ．（1）煮沸可以排除水中的氯氣，防止實驗誤差；
（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)滴定實驗以及滴定過程中的實驗誤差分析知識判斷；
（4）根據(jù)元素守恒和化學反應(yīng)方程式進行計算；
Ⅲ．根據(jù)鐵元素質(zhì)量分數(shù)和氧元素質(zhì)量分數(shù)計算出鐵的氧化物的化學式．

解答 解：Ⅰ．（1）該實驗中，氫氣和氧化鐵反應(yīng)生成金屬鐵和水，根據(jù)固體質(zhì)量的變化來計算鐵的含量，B處的干燥管作用是吸收產(chǎn)生的水蒸氣，所以C裝置要防止防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入B中，影響測定結(jié)果，
故答案為：防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入B中，影響測定結(jié)果；
（2）測的反應(yīng)后裝置B增重1.35g，根據(jù)反應(yīng)的實質(zhì)，增加的是氧元素的質(zhì)量，所以氧元素的質(zhì)量分數(shù)是：$\frac{\frac{1.35}{18}×16}{5.0}$×100%=24%，
故答案為：24%；
（3）因CO有毒，不能排放到空氣中，應(yīng)加尾氣處理裝置，
故答案為：尾氣處理；
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，否則會影響與KI的反應(yīng)，帶來實驗誤差，
故答案為：趕走溶液中溶解的過量的Cl₂；
（2）若稀釋到250mL，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，三價鐵離子也是黃色溶液，滴定過程中需加指示劑，故a錯誤；
b．滴定過程中，三價鐵可以和碘離子發(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色，不能確定是否達到滴定終點，故b錯誤；
c．滴定管用蒸餾水洗滌后必須用標準液潤洗，故c錯誤；
d．錐形瓶不需要用待測液潤洗，故d正確；
e．滴定過程中，眼睛注視錐形瓶中顏色的變化，故e錯誤；
f．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f正確．
故答案為：df；
（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：$\frac{0.5mol/L×0.25L×56g/mol}{10g}$×100%=70%，
故答案為：70%；
Ⅲ．鐵的質(zhì)量分數(shù)是70%，氧元素的質(zhì)量分數(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：$\frac{70}{56}$：$\frac{24}{16}$=5：6，鐵的氧化物的化學式為：Fe₅O₆，
故答案為：Fe₅O₆．

點評 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、測量物質(zhì)的含量知識的一道綜合考查題，考查學生分析和解決問題的能力，為高考常見題型，綜合性強，難度中等．