Question

某化学研究性学习小组对某种铁矿石中铁的氧化物（设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H₂SO₄反应）进行定性和定量研究．
Ⅰ、铁矿石中含铁量的测定，实验流程如图1所示：

（1）步骤中煮沸的作用是

 

．
（2）步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、

 

．
（3）下列有关步骤⑥的操作中说法正确的是

 

．
a．滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液  b．滴定过程中，眼睛注视滴定管中液面变化
c．锥形瓶不需要用待测液润洗         d．滴定结束后，30s内溶液不恢复原来的颜色再读数
（4）若滴定过程中消耗0.5000mol?L^-1的KI溶液20.00mL，则铁矿石中铁的质量分数为

 

．
Ⅱ、铁矿石中含氧量的测定，实验装置如图2所示

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则铁矿石中氧的质量分教为

 

．
Ⅲ、由I、Ⅱ可以推算出的该铁矿石中铁的氧化物与氢气反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：Ⅰ、（1）煮沸可以将水中的气体赶走；
（2）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；
（3）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；
（4）依据化学方程式定量关系和元素守恒计算得到铁元素质量分数；
Ⅱ、（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；
Ⅲ、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，结合氢气还原铁的氧化物生成铁和水．

解答： 解：Ⅰ、（1）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，煮沸后可以降低氯气的溶解度，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；
（2）将原溶液稀释到250mL，需要使用的玻璃仪器仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶，还缺少250mL容量瓶，
故答案为：250mL容量瓶；
（3）a．滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗，故a错误；
b．滴定过程中，眼睛注视锥形瓶中颜色的变化，故b错误；
c．锥形瓶不需要用待测液润洗，故c正确；
d．滴定结束后，30s内溶液不恢复原来的颜色再读数，故d正确．
故答案为：cd；
（4）若滴定过程中消耗0.5000mol?L^-1的KI溶液20.00mL，由于所取溶液（含Fe³⁺）的体积与消耗KI溶液的体积相等，结合2Fe³⁺～2I^-可知，c（Fe³⁺）=c（KI）=0.5mol?L^-1，所以铁元素的百分含量为：

0.5mol/L×0.25L×56g/mol

10g

×100%=70%，
故答案为：70%；
Ⅱ、（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，增加的是水的质量，根据质量守恒定律，所以铁矿石中氧的百分含量是：

1.35 18 ×16

5.0

×100%=24%，
故答案为：24%；
Ⅲ、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

70

56

：

24

16

=5：6，
铁的氧化物的化学式为Fe₅O₆ ，氧化物与氢气反应的化学方程式为：6H₂+Fe₅O₆

△   .

 6H₂O+5Fe；
故答案为：6H₂+Fe₅O₆

△   .

 6H₂O+5Fe．

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，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计、操作能力；该类试题综合性强，理论和实践的联系紧密，要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，全面细致的思考才能得出正确的结论．