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）．有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．

实验一：铁矿石中含氧量的测定
a．按上图组装仪器（夹持仪器均省略），检查装置的气密性；
b．将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中；
c．从左端导气管口处不断地缓缓通入H₂，待C装置出口处对H₂验纯后，点燃A处酒精灯；
d．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）测得反应后装置B增重1.35g，则铁矿石中氧的质量分数为______．
实验二：铁矿石中含铁量的测定
（3）步骤④中煮沸的目的是______．
（4）步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管、______．
（5）下列有关步骤⑥的操作中说法不正确的是______．
a．滴定管用蒸馏水洗涤后再用待装液润洗
b．锥形瓶不需要用待测液润洗
c．因为碘水为黄色，所以滴定过程中不需加指示剂
d．滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂
（6）铁矿石中铁的质量分数为______．实验结论：推算铁的氧化物的组成
（7）由实验一、二得出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为______．

Answer 1

解：（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）测的反应后装置B增重1.35g，根据反应的实质，增加的是氧元素的质量，所以氧元素的质量分数是：×100%=24%，
故答案为：24%；
（3）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；
（4）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：玻璃棒、250mL容量瓶；
（5）a、滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗，故a错误；
b、锥形瓶不需要用待测液润洗，故b错误；
c、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c正确；
d、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d正确；
故选cd；
（6）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：×100%=70%，
故答案为：70%；
（7）铁的质量分数是70%，氧元素的质量分数是24%，
所以100g铁矿石中，铁元素的质量是70g，氧元素质量是24g，铁元素和氧元素的物质的量比为：：=5：6，
铁的氧化物的化学式为：Fe₅O₆，
故答案是：Fe₅O₆ ．
分析：（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）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；
（3）煮沸可以将水中的气体赶走；
（4）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；
（5）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；
（6）根据元素守恒和化学反应方程式进行计算；
（7）根据铁元素质量分数和氧元素质量分数计算出铁的氧化物的化学式．
点评：本题考查了探究铁矿石中氧元素和铁元素的含量的方法，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，难度中等．