Question

铁矿石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按图1组装仪器，检查装置的气密性；
②将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图1所示（夹持仪器均省略）；
③从左端导气管口处缓缓通入H₂，

 

，点燃A处酒精灯；
④充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢气至完全冷却．
（1）装置C的作用为

 

．
（2）③中点燃A处酒精灯前所需操作为

 

．
（3）测得反应后装置B增重1.35g，则铁矿石中氧的百分含量为

 

．
Ⅱ．铁矿石中含铁量的测定（图2）

（1）图2步骤④中煮沸的作用是

 

．
（2）图2步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、

 

．
（3）下列有关图2步骤⑥的操作中说法正确的是

 

．
a．因为碘水为黄色，所以滴定过程中不需加指示剂
b．滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂
c．滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液
d．锥形瓶不需要用待测液润洗
e．滴定过程中，眼睛注视滴定管中液面变化
f．滴定颜色变化后，30s内溶液不恢复原来的颜色再读数
（4）若滴定过程中消耗0.5000mol?L^-1 KI溶液20.00mL，则铁矿石中铁的百分含量为

 

．
Ⅲ．由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为

 

，如何检验滤液A中是否含有Fe²⁺

 

（填选项字母）．
A．先加KSCN溶液，再加氯水    B．加NaOH溶液    C．加K₃[Fe（CN）₆]．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：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）氢气不纯燃烧时可发生爆炸，因此点燃酒精灯前要检验C装置出口处氢气的纯度；
（3）反应后装置B增重1.35g，即氢气和氧化铁反应后固体质量的增加值，可以根据差量法来计算；
Ⅱ、（1）煮沸可以将水中的气体赶跑；
（2）根据稀释液体和配制一定体积的溶液所选择的仪器来回答；
（3）根据滴定试验以及滴定过程中的实验误差分析知识来回答判断；
（4）根据元素守恒和化学反应方程式进行计算；
Ⅲ、根据氧元素质量分数计算10.0g矿石中计算n（O），根据Fe元素质量分数10.0g矿石中n（Fe），据此确定氧化物化学式；检验亚铁离子注意铁离子的干扰．

解答： 解：Ⅰ．（1）该实验中，氢气和氧化铁反应生成金属铁和水，根据固体质量的变化来计算铁的含量，B处的干燥管作用是吸收产生的水蒸气，所以C装置要防止防止空气中的水蒸气和CO₂进入B中，影响测定结果，故答案为：防止空气中的水蒸气和CO₂进入B中，影响测定结果；
（2）氢气不纯燃烧时可发生爆炸，因此点燃酒精灯前要检验C装置出口处氢气的纯度，故答案为：检验氢气的纯度；
（3）测的反应后装置B增重1.35g，根据反应的实质，增加的是水的质量，所以氧元素的质量分数是：

1.35g 18g/mol ×16g/mol

5.0g

×100%×100%=24%，故答案为：24%；
Ⅱ．（1）向铁矿石中加入硫酸，化反应生成硫酸的铁盐溶液，还存在过量的硫酸溶液，加入过量的氯气，煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl₂，
故答案为：赶走溶液中溶解的过量的Cl₂；
（2）容量瓶是一种定容仪器，若是稀释到250mL，则采用的仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶，故答案为：250mL容量瓶；
（3）a．碘水为黄色，三价铁离子也是黄色溶液，滴定过程中需加指示剂，故a错误；
b．滴定过程中，三价铁可以和碘离子发生反应生成亚铁离子和碘单质，碘单质遇到淀粉溶液显示蓝色，但是亚铁离子的绿色会产生干扰作用，故b错误；
c．滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗，故c错误；
d．锥形瓶不需要用待测液润洗，故d正确；
e．滴定过程中，眼睛注视锥形瓶中颜色的变化，故e错误；
f．滴定结束后，30s内溶液不恢复原来的颜色再读数，故f正确；
故选df；
（4）由于所取溶液（含Fe³⁺）的体积与消耗KI溶液的体积相等，结合方程式2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂可知，c（Fe³⁺）=c（KI）=0.5mol?L^-1，所以铁元素的百分含量为：

0.5mol/L×0.25L×56g/mol

10g

×100%=70%，故答案为：70%；
Ⅲ、10.0g矿石中n（O）=

10.0g×24%

16g/mol

=0.15mol，n（Fe）=

10.0g×70%

56g/mol

=0.125mol，故n（Fe）：n（O）=0.125mol：0.15mol=5：6，即化学式为：Fe₅O₆；
A．滴加硫氰化钾和铁离子生成红色，滴加氯水把亚铁氧化，红色干扰了亚铁离子检验，故A错误；
B．加氢氧化钠铁离子生成红褐色沉淀，干扰了亚铁离子检验，故B错误；
C．加K₃[Fe（CN）₆]和亚铁离子反应生成蓝色沉淀，故C正确，
故答案为：Fe₅O₆；C．

点评：本题是一道探究物质的组成、测量物质的含量知识的一道综合考查题，考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，难度大．对K₃[Fe（CN）₆]性质不熟悉，可采用排除法选择．