Question

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 按上图组装仪器，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中的药品如图所示（夹持仪器均省略）；

③ 从左端导气管口处不断地缓缓通入H₂，待C装置出口处H₂验纯后，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）测的反应后装置B增重1.35g，则铁矿石中氧的百分含量为                。

（3）若将H₂换成CO，则还需补充                 装置。

Ⅱ．铁矿石中含铁量的测定

（1）溶液A中铁元素可能的存在形式              ；请从以下试剂中选择最佳试剂用最简单的实验验证A中铁元素的存在形式，试剂为：               。

     a．酸性KMnO₄溶液    b．NaOH溶液    c．KSCN溶液    d．氯水

（2）步骤④中煮沸的作用是                                              。

（3）步骤⑤中用到的玻璃仪器有：                                          。

（4）下列有关步骤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夜润洗

e．滴定时，右手控制滴定管，左手摇动锥形瓶

f．滴定过程中，眼睛注视滴定管中液面变化

g．滴定结束后，待液面稳定后再读数

（5）若滴定过程中消耗0.5000mol·L⁻¹的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               。

Answer 1

  Ⅰ．（1）防止空气中的水蒸气和CO₂进入B中，影响测定结果。

（2）24%（1分）         （3）尾气处理

Ⅱ．（1）Fe²⁺、Fe³⁺；  a c     （2）赶走溶液中溶解的过量的Cl₂

（3）烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、滴管      （4）dg       （5）70%（1分）

Ⅲ．Fe₅O₆

Ⅰ．氧元素的百分含量为：

Ⅱ．（1）由于铁矿石中铁的价态不确定，所以与酸反应后溶液中可能存在Fe²⁺、Fe³⁺；Fe²⁺可以与KMnO₄溶液反应，使KMnO₄溶液褪色；Fe³⁺与SCN⁻反应使溶液变为血红色；若使用NaOH，若Fe³⁺多、Fe²⁺少，则沉淀呈红褐色，Fe(OH)₂的颜色已被掩盖，从而无法判断Fe²⁺是否存在。

（2）通入过量的Cl₂是为了将铁元素全部变为Fe³⁺，但是为了防止过量的氯气与KI反应，使测定结果偏高，所以要将溶液煮沸赶走溶液中溶解的过量的Cl₂。

（4）a．碘水、Fe³⁺均为黄色，滴定过程中颜色无明显变化，故a错。

b．2Fe³⁺ + 2I⁻ = 2Fe²⁺ + I₂，滴定一开始就生成I₂，使淀粉溶液变蓝，无法指示终点。正确的指示剂应该为KSCN，颜色变化为血红色变为无色。故b错。

c．滴定管用蒸馏水洗涤后必需用待装液润洗后才能装液。故c错。

e．滴定时，左手控制滴定管，右手摇动锥形瓶。故e错。

f．滴定过程中，眼睛注视锥形瓶中溶液颜色变化。故f错。

（5）由于所取溶液（含Fe³⁺）的体积与消耗KI溶液的体积相等，结合方程式可知，c(Fe³⁺)=c(KI)=0.5mol·L⁻¹，所以铁元素的百分含量为：

Ⅲ．因为，所以铁矿石中铁的氧化物的化学式为Fe₅O₆