Question

【題目】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(xué)習(xí)小組對(duì)某鐵礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式進(jìn)行探究。

I、鐵礦石中含氧量的測(cè)定

①按下圖組裝儀器，檢查裝置的氣密性；

②將 10.0g 鐵礦石放入硬質(zhì)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(dǎo)氣管口處不斷地通入 H2，______，點(diǎn)燃 A 處酒精燈；

④……

(1)裝置 C 的作用為_______________________________________ 。

(2)將步驟③的操作補(bǔ)充完整：_________。

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的操作包括： a.冷卻至室溫 b.熄滅 A 處的酒精燈 c.停止通 H2。正確的順序?yàn)椋?/span>_________（填序號(hào)）。

(4)實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)后裝置 B增重 2.7g，據(jù)此可以測(cè)出鐵礦石中氧的含量。有同學(xué)認(rèn)為，不測(cè)定 B 裝置的凈增質(zhì)量，通過測(cè)定_________，也能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/span>

II、鐵礦石中含鐵量的測(cè)定

將上述實(shí)驗(yàn)結(jié)束后硬質(zhì)玻璃管中的固體全部取出，用足量稀硫酸浸取后過濾。向?yàn)V液中通入足量Cl2 并加熱煮沸得溶液 M，冷卻后將溶液 M 稀釋至 250mL。取 20.00mL M 的稀溶液，用 0.5000mol·L-1的標(biāo)準(zhǔn) KI 溶液與其反應(yīng)，消耗 KI 溶液 20.00 mL。

(5)向?yàn)V液中通入足量 Cl2 的目的是將其中的 Fe2+氧化成 Fe3+。將通入 Cl2 后的溶液加熱煮沸的目的則是_________。 若省去該操作，則所測(cè)鐵的百分含量將_________。（填“偏大”， “偏小”或“無影響”）。

(6)標(biāo)準(zhǔn) KI 溶液與 M 稀溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：_________。

III、化學(xué)式的確定

(7)結(jié)合 I、 II 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算該鐵礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式為_________。 (請(qǐng)化成最簡(jiǎn)單的整數(shù)比)

Answer 1

【答案】 防止空氣中的水蒸氣和 CO2 等進(jìn)入 B 中，影響測(cè)定結(jié)果 在 C 裝置的末端導(dǎo)管口收集氫氣并驗(yàn)純，待氫氣純凈后 bac 硬質(zhì)玻璃管在反應(yīng)前后的質(zhì)量差 趕走溶液中溶解的過量的 Cl2 偏大 2Fe3++2I－==2Fe2+ + I2 Fe5O6

【解析】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(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，要加一個(gè)裝置吸收空氣中的水以及二氧化碳；(2)氫氣驗(yàn)純以后才能實(shí)驗(yàn)；（3）防止有空氣干擾，先通一會(huì)氫氣再加熱，實(shí)驗(yàn)后先停止加熱再停止通氫氣；（4）硬質(zhì)玻璃管在反應(yīng)前后的質(zhì)量差為氧化物中氧元素的質(zhì)量；

II.（5）加熱趕走溶液中溶解的過量的 Cl2；多余的氯氣會(huì)氧化I-，使測(cè)定結(jié)果偏大；（6）Fe3+與KI發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為：2Fe3++2I－==2Fe2++I2。（7）結(jié)合 I、 II 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求出N(Fe):N(O)，可得化學(xué)式。

Ⅰ.（1）由題意可知，該裝置要定量測(cè)量反應(yīng)產(chǎn)生的水來計(jì)算該氧化物的組成，堿石灰用來吸收產(chǎn)物水，但空氣中含有水蒸氣和二氧化碳，為了消除干擾，在反應(yīng)裝置末端增加的裝置C，用來吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，避免其影響測(cè)定結(jié)果。故答案為：防止空氣中的水蒸氣和 CO2 等進(jìn)入 B 中，影響測(cè)定結(jié)果。

(2)步驟③從左端導(dǎo)氣管口處不斷地通入H2，在 C 裝置的末端導(dǎo)管口收集氫氣并驗(yàn)純，待氫氣純凈后，點(diǎn)燃 A 處酒精燈，故答案為：在 C 裝置的末端導(dǎo)管口收集氫氣并驗(yàn)純，待氫氣純凈后。

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要先熄滅A 處的酒精燈，冷卻至室溫，再停止通 H2。故正確答案為：bac。 (4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)后硬質(zhì)玻璃管減少的質(zhì)量，既為氧化物中氧元素的質(zhì)量，通過測(cè)定硬質(zhì)玻璃管在反應(yīng)前后的質(zhì)量差，也能測(cè)出氧元素的含量。故答案為：硬質(zhì)玻璃管在反應(yīng)前后的質(zhì)量差。

Ⅱ.（5）步驟③通入了足量的氯氣，步驟④加熱煮沸趕走溶液中多余的氯氣。故答案為：趕走溶液中溶解的過量的 Cl2；若省去該操作，多余的氯氣會(huì)氧化I-,使所測(cè)鐵的百分含量將偏大。

(6) M 稀溶液含有Fe3+,與KI發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2Fe3++2I－==2Fe2+ + I2 。

(7)KI溶液滴定Fe3+的離子方程式為2Fe3++2I－==2Fe2+ + I2，消耗的n(I-)=0.5000mol/LL，則20mL待測(cè)液中鐵離子的物質(zhì)的量0.5000mol/LL，250mL待測(cè)液中n(Fe3+)=0.5000mol/LL =0.125mol；

實(shí)驗(yàn)I測(cè)得反應(yīng)后裝置B增重2.7g，根據(jù)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，增加的是水的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，所以鐵礦石中氧的物質(zhì)的量是：=0.15mol。

N(Fe):N(O)=0.125mol：0.15mol=5:6，故化學(xué)式為Fe5O6。