Question

2．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
①按如圖組裝儀器，檢驗裝置的氣密性；
②將5.0g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，待C裝置出口處H₂驗純后，點燃A處酒精燈；
④充分反應后，撤掉酒精燈，再持續(xù)通入氫氣至完全冷卻．
（1）補全步驟①的操作檢驗裝置的氣密性．
（2）裝置C的作用為防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入B中，影響測定結果．
（3）測得反應后裝置B增重1.35g，則鐵礦石中氧的質量百分含量為24%．
Ⅱ．鐵礦石中含鐵量的測定

（1）步驟④中煮沸的作用是趕走溶液中溶解的過量的Cl₂．
（2）下列有關步驟⑥的操作中說法正確的是df．
a．因為碘水為黃色，所以滴定過程中不需加指示劑
b．滴定過程中可利用淀粉溶液作為指示劑
c．滴定管用蒸餾水洗滌后可以直接裝液
d．錐形瓶不需要用待測液潤洗
e．滴定過程中，眼睛注視滴定管中液面變化
f．滴定結束后，30s內溶液不恢復原來的顏色，再讀數
（3）若滴定過程中消耗0.5000mol•L^-1的KI溶液22.50mL，則鐵礦石中鐵的質量百分含量為70%．
Ⅲ．由Ⅰ、Ⅱ可以推算出該鐵礦石中鐵的氧化物的化學式為Fe₅O₆．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）B中的堿石灰是吸收置換反應生成的水的，為了防止空氣成分對實驗的影響，要加一個裝置吸收空氣中的水以及二氧化碳；
（2）反應后裝置B增重1.35g，即氫氣和氧化鐵反應后生成的水的質量，可以根據氧守恒來計算；
Ⅱ、鐵礦石先用足量的稀硫酸溶解，過濾除去雜質，得到只含鐵的離子的溶液，再通氯氣將溶液中的鐵的離子氧化成三價鐵離子，再用碘化鉀來滴定，據此分析計算．
（1）煮沸可以將水中的氣體趕跑；
（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）根據滴定試驗以及滴定過程中的實驗誤差分析知識來回答判斷；
（4）根據元素守恒和化學反應方程式進行計算；
Ⅲ．Ⅰ中裝置B增重1.35g為生成水的質量，根據氧元素守恒5g礦石中計算n（O），Ⅱ中步驟⑥發(fā)生2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，根據消耗KI溶液體積計算n（Fe³⁺），根據Fe元素守恒計算10g礦石中n（Fe），據此確定氧化物化學式．

解答 解：Ⅰ．（1）由于該實驗中有氣體通過裝置參加 反應，所以實驗開始要檢驗裝置的氣密性，
故答案為：檢驗裝置的氣密性；
（2）該實驗中，氫氣和氧化鐵反應生成金屬鐵和水，根據固體質量的變化來計算鐵的含量，B處的干燥管作用是吸收產生的水蒸氣，所以C裝置要防止防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入B中，影響測定結果，
故答案為：防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入B中，影響測定結果；（3）測的反應后裝置B增重1.35g，根據反應的實質，增加的是水的質量，根據質量守恒定律，所以鐵礦石中氧的百分含量是：$\frac{\frac{1.35}{18}×16}{5.0}$×100%=24%，
故答案為：24%；
Ⅱ、（1）向鐵礦石中加入硫酸，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，煮沸后可以降低氯氣的溶解度，趕走溶液中溶解的過量的Cl₂，
故答案為：趕走溶液中溶解的過量的Cl₂；
（2）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．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b錯誤；
c．滴定管用蒸餾水洗滌后必須用標準液潤洗，故c錯誤；
d．錐形瓶不需要用待測液潤洗，故d正確；
e．滴定過程中，眼睛注視錐形瓶中顏色的變化，故e錯誤；
f．滴定結束后，30s內溶液不恢復原來的顏色再讀數，故f正確．
故答案為：df；
（3）根據反應的方程式為2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂可知，消耗的碘離子與鐵離子物質的量相等，n（Fe³⁺）=n（KI），即：0.5000mol•L^-1×0.025L=c（Fe³⁺）×0.02L，解得c（Fe³⁺）=0.625mol•L^-1，所以鐵元素的百分含量為：$\frac{0.625mol/L×\frac{200}{20}×0.020L×56g/mol}{10g}$×100%=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：$\frac{70}{56}$：$\frac{24}{16}$=5：6，
鐵的氧化物的化學式為：Fe₅O₆，
故答案是：Fe₅O₆．

點評 本題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，綜合性強，題目難度中等．