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（設雜質中不含鐵元素和氧元素，且雜質不與H₂SO₄反應）．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，以下實驗過程不完整，請在圖1中補充完整．
①按上圖組裝儀器，并

 

；
②將8.0g鐵礦石放入硬質玻璃管中，裝置B、C中的藥品如圖所示（夾持儀器均省略）；
③從左端導氣管口處不斷地緩緩通入H₂，

 

，點燃A處酒精燈；

 

④充分反應后，撤掉酒精燈，

 

；
⑤測得反應后裝置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）下列有關步驟⑥的操作中說法正確的是

 

．
a．因為碘水為黃色，所以滴定過程中不需加指示劑
b．錐形瓶不需要用待測液潤洗
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．滴定結束后，30s內溶液不恢復原來的顏色，再讀數
f．滴定結束后，滴定管尖嘴部分有氣泡，則測定結果偏大
（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式為

 

．

Answer 1

考點：鐵的氧化物和氫氧化物,探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數據處理題

分析：Ⅰ．①組裝儀器完畢，需要檢驗裝置的氣密性；
③氫氣不純燃燒時可發(fā)生爆炸，因此點燃酒精燈前要檢驗C裝置出口處氫氣的純度；
④充分反應后，撤掉酒精燈，需防止熱的鐵被氧氣氧化；
⑤反應后裝置B增重2.25g，即氫氣和氧化鐵反應后固體質量的增加值，可以根據差量法來計算；
Ⅱ．（1）煮沸可以排除水中的氯氣，防止實驗誤差；
（2）根據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）根據元素守恒和化學反應方程式進行計算；
Ⅲ．根據鐵元素質量分數和氧元素質量分數計算出鐵的氧化物的化學式．

解答： 解：Ⅰ．①組裝儀器完畢，需要檢驗裝置的氣密性，
故答案為：檢驗裝置的氣密性；
③氫氣不純燃燒時可發(fā)生爆炸，因此點燃酒精燈前要檢驗C裝置出口處氫氣的純度，
故答案為：待C裝置出口處氫氣驗純后；
④充分反應后，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，讓氫氣作保護氣，
故答案為：再持續(xù)通入氫氣至完全冷卻；
⑤1.35g，根據反應的實質，增加的是氧元素的質量，所以氧元素的質量分數是

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，帶來實驗誤差，
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，三價鐵離子也是黃色溶液，滴定過程中需加指示劑，故a錯誤；
b．錐形瓶不需要用待測液潤洗，否則濃度偏大，故b正確；
c．滴定過程中，三價鐵可以和碘離子發(fā)生反應生成亞鐵離子和碘單質，碘單質遇到淀粉溶液顯示藍色，不能確定是否達到滴定終點，故c錯誤；
滴定管用蒸餾水洗滌后必須用標準液潤洗，故c錯誤；
d．滴定過程中，眼睛注視錐形瓶中顏色的變化，故d錯誤；
e．滴定結束后，30s內溶液不恢復原來的顏色再讀數，故e正確；
f．滴定結束后，滴定管尖嘴部分有氣泡，導致讀數偏小，則測定結果偏小，故f錯誤；
故答案為：be；
（4）由于所取溶液（含Fe³⁺）的體積與消耗KI溶液的體積相等，反應的方程式為2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，結合方程式可知，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．鐵的質量分數是70%，氧元素的質量分數是24%，所以100g鐵礦石中，鐵元素的質量是70g，氧元素質量是24g，鐵元素和氧元素的物質的量比為：

70

56

：

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，是一道探究物質的組成、測量物質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．