Question

【题目】铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H2SO4反应)。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。

I、铁矿石中含氧量的测定

①按下图组装仪器，检查装置的气密性；

②将 10.0g 铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图所示（夹持仪器均省略）；

③从左端导气管口处不断地通入 H2，______，点燃 A 处酒精灯；

④……

(1)装置 C 的作用为_______________________________________ 。

(2)将步骤③的操作补充完整：_________。

(3)实验结束后的操作包括： a.冷却至室温 b.熄灭 A 处的酒精灯 c.停止通 H2。正确的顺序为：_________（填序号）。

(4)实验测得反应后装置 B增重 2.7g，据此可以测出铁矿石中氧的含量。有同学认为，不测定 B 装置的净增质量，通过测定_________，也能达到实验目的。

II、铁矿石中含铁量的测定

将上述实验结束后硬质玻璃管中的固体全部取出，用足量稀硫酸浸取后过滤。向滤液中通入足量Cl2 并加热煮沸得溶液 M，冷却后将溶液 M 稀释至 250mL。取 20.00mL M 的稀溶液，用 0.5000mol·L-1的标准 KI 溶液与其反应，消耗 KI 溶液 20.00 mL。

(5)向滤液中通入足量 Cl2 的目的是将其中的 Fe2+氧化成 Fe3+。将通入 Cl2 后的溶液加热煮沸的目的则是_________。 若省去该操作，则所测铁的百分含量将_________。（填“偏大”， “偏小”或“无影响”）。

(6)标准 KI 溶液与 M 稀溶液发生反应的离子方程式为：_________。

III、化学式的确定

(7)结合 I、 II 的实验数据计算该铁矿石中铁的氧化物的化学式为_________。 (请化成最简单的整数比)

Answer 1

【答案】 防止空气中的水蒸气和 CO2 等进入 B 中，影响测定结果 在 C 装置的末端导管口收集氢气并验纯，待氢气纯净后 bac 硬质玻璃管在反应前后的质量差 赶走溶液中溶解的过量的 Cl2 偏大 2Fe3++2I－==2Fe2+ + I2 Fe5O6

【解析】Ⅰ．（1）B中的碱石灰是吸收置换反应生成的水的，为了防止空气成分对实验的影响，要加一个装置吸收空气中的水以及二氧化碳；(2)氢气验纯以后才能实验；（3）防止有空气干扰，先通一会氢气再加热，实验后先停止加热再停止通氢气；（4）硬质玻璃管在反应前后的质量差为氧化物中氧元素的质量；

II.（5）加热赶走溶液中溶解的过量的 Cl2；多余的氯气会氧化I-，使测定结果偏大；（6）Fe3+与KI发生氧化还原反应，离子方程式为：2Fe3++2I－==2Fe2++I2。（7）结合 I、 II 的实验数据，求出N(Fe):N(O)，可得化学式。

Ⅰ.（1）由题意可知，该装置要定量测量反应产生的水来计算该氧化物的组成，碱石灰用来吸收产物水，但空气中含有水蒸气和二氧化碳，为了消除干扰，在反应装置末端增加的装置C，用来吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，避免其影响测定结果。故答案为：防止空气中的水蒸气和 CO2 等进入 B 中，影响测定结果。

(2)步骤③从左端导气管口处不断地通入H2，在 C 装置的末端导管口收集氢气并验纯，待氢气纯净后，点燃 A 处酒精灯，故答案为：在 C 装置的末端导管口收集氢气并验纯，待氢气纯净后。

(3)实验结束后要先熄灭A 处的酒精灯，冷却至室温，再停止通 H2。故正确答案为：bac。 (4)根据实验原理，实验后硬质玻璃管减少的质量，既为氧化物中氧元素的质量，通过测定硬质玻璃管在反应前后的质量差，也能测出氧元素的含量。故答案为：硬质玻璃管在反应前后的质量差。

Ⅱ.（5）步骤③通入了足量的氯气，步骤④加热煮沸赶走溶液中多余的氯气。故答案为：赶走溶液中溶解的过量的 Cl2；若省去该操作，多余的氯气会氧化I-,使所测铁的百分含量将偏大。

(6) M 稀溶液含有Fe3+,与KI发生反应的离子方程式为：2Fe3++2I－==2Fe2+ + I2 。

(7)KI溶液滴定Fe3+的离子方程式为2Fe3++2I－==2Fe2+ + I2，消耗的n(I-)=0.5000mol/LL，则20mL待测液中铁离子的物质的量0.5000mol/LL，250mL待测液中n(Fe3+)=0.5000mol/LL =0.125mol；

实验I测得反应后装置B增重2.7g，根据反应的实质，增加的是水的质量，根据质量守恒定律，所以铁矿石中氧的物质的量是：=0.15mol。

N(Fe):N(O)=0.125mol：0.15mol=5:6，故化学式为Fe5O6。