Question

鐵礦石是工業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)。有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。

實驗一：鐵礦石中含氧量的測定
a．按上圖組裝儀器(夾持儀器均省略)，檢查裝置的氣密性；
b．將5．0g鐵礦石放入硬質玻璃管中；
c．從左端導氣管口處不斷地緩緩通入H₂，待C裝置出口處對H₂驗純后，點燃A處酒精燈；
d．充分反應后，撤掉酒精燈，再持續通入氫氣至完全冷卻。
（1）裝置C的作用為_______________________________________________________。
（2）測得反應后裝置B增重1．35g，則鐵礦石中氧的質量分數為______________________。
實驗二：鐵礦石中含鐵量的測定
 
（3）步驟④中煮沸的目的是_____________________________________________。
（4）步驟⑤中用到的玻璃儀器有燒杯、膠頭滴管、_________________________。
（5）下列有關步驟⑥的操作中說法不正確的是_______________________________。
a．滴定管用蒸餾水洗滌后再用待裝液潤洗
b．錐形瓶不需要用待測液潤洗
c．因為碘水為黃色，所以滴定過程中不需加指示劑
d．滴定過程中可利用淀粉溶液作為指示劑
（6）鐵礦石中鐵的質量分數為______________________________________________。
實驗結論：推算鐵的氧化物的組成
（7）由實驗一、二得出該鐵礦石中鐵的氧化物的化學式為____________________________。

Answer 1

（14分、每空2分）（1）防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入B中，影響測定結果 （2）24%
（3）除去溶液中溶解的過量的Cl₂ （4）玻璃棒、250ml容量瓶（未答“250ml”不給分）
（5）cd （6）70% （7）Fe₅O₆

解析試題分析：（1）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裝置要防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入B中，影響測定結果。
（2）測的反應后裝置B增重1.35g，根據反應FeyOx＋H₂→Fe＋H₂O可知，B中增加的質量就是反應中產生的水的質量。而水中的氧元素來自于礦石中，所以礦石中氧元素的質量分數是＝×100%＝24%。
（3）向鐵礦石中加入硫酸，礦石溶解生成硫酸的鐵鹽或亞鐵鹽溶液，還存在過量的硫酸溶液。加入過量的氯氣的目的是將溶液中的亞鐵離子氧化生成鐵離子。由于氯氣是過量的，所以煮沸的作用是除去溶液中溶解的過量的Cl₂。
（4）容量瓶是一種定容儀器，若是稀釋到250mL，則需要的儀器是燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、250mL容量瓶。
（5）a．滴定管用蒸餾水洗滌后必須用標準液潤洗，故a正確；b．錐形瓶不需要用待測液潤洗，故b正確c．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c錯誤；d．滴定過程中，三價鐵可以和碘離子發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，但是亞鐵離子的綠色會產生干擾作用，因此不能用淀粉溶液做指示劑，故d錯誤，答案選cd。
（6）由于所取溶液（含Fe³⁺）的體積與消耗KI溶液的體積相等，因此結合方程式2Fe^3＋＋2I^－＝2Fe^2＋＋I₂，知，c(Fe³⁺)＝c(I^－)＝0.5mol/L，所以鐵元素的百分含量為＝×100%=70%。
（7）根據以上分析可知，礦石中鐵和氧元素的個數之比是:=5:6，所以化學式是Fe₅O₆。
考點：考查物質含量的測定、實驗方案設計與評價、物質的量濃度的配制、滴定實驗操作以及物質化學式的確定等