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6.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).某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.
Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定
①按图1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,则铁矿石中氧的百分含量为24%.
Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定
(1)步骤④中煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl2
(2)步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶.
(3)图2有关步骤⑥的操作中说法正确的是df.

a.因为碘水为黄色,所以滴定过程中不需加指示剂    b.滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂
c.滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液             d.锥形瓶不需要用待测液润洗
e.滴定过程中,眼睛注视滴定管中液面变化         f.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-1KI溶液20.00mL,则铁矿石中铁的百分含量为70%.
Ⅲ.由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为Fe5O6

分析 Ⅰ.(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;
Ⅱ.(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)根据元素守恒和化学反应方程式进行计算;
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.

解答 解:Ⅰ.(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:$\frac{\frac{1.35g}{18g/mol}×16g/mol}{5.0g}$×100%=24%,
故答案为:24%;
Ⅱ.(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.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a错误;
b.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,不能确定是否达到滴定终点,故b错误;
c.滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗,故c错误;
d.锥形瓶不需要用待测液润洗,故d正确;
e.滴定过程中,眼睛注视锥形瓶中颜色的变化,故e错误;
f.滴定结束后,30s内溶液不恢复原来的颜色再读数,故f正确.
故答案为:df;
(4)根据反应的方程式为2Fe3++2I-=2Fe2++I2可知,消耗的碘离子与铁离子物质的量相等,n(Fe3+)=n(KI),即:0.4000mol•L-1×0.025L=c(Fe3+)×0.02L,解得c(Fe3+)=0.5mol•L-1,所以铁元素的百分含量为:$\frac{0.5mol/L×0.25L×56g/mol}{10g}$×100%=70%,
故答案为:70%;
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:$\frac{70}{56}$:$\frac{24}{16}$=5:6,
铁的氧化物的化学式为:Fe5O6
故答案是:Fe5O6

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.

练习册系列答案
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16.下列反应属于放热反应的是(  )
A.氯化铵与八水合氢氧化钡反应
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17.过氧化钙(CaO2)难溶于水,广泛应用于渔业、农业、环保等许多方面.
I.CaO2的制备:
(1)①在低温下,往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙发生复分解反应,写出该可逆反应的化学方程式H2O2+CaCl2 CaO2+2HCl.
②为控制低温的方式,最好将反应器放置在冰水浴中.
③测得不同温度下,过氧化钙的平均生成速率如下表所示:
温度(℃)20304050607080
CaO2平均生成速率(×10-3mol.s-17.58.29.48.07.16.75.5
请解释速率随温度如此变化的原因40℃之前,温度升高,速率加快;40℃之后,温度继续升高,双氧水分解,浓度下降,反应速率减慢.
(2)一段时间后,再加入氨水,当调节溶液pH至9~11,才出现大量沉淀.用简要的文字解释需用氨水调节pH至9~11的原因NH3•H2O结合HCl,使反应H2O2+CaCl2CaO2+2HCl平衡向正方向移动,提高过氧化钙的产量.
II.CaO2的热稳定性:CaO2在一定温度下能发生可逆反应,生成CaO和O2
(3)标准生成热的定义为:在某温度下,由处于标准状态的各种元素的最稳定的单质生成标准状态下1mol某纯物质的热效应.已知,CaO2和CaO的标准生成热分别为a kJ•mol-1和b kJ•mol-1,请书写CaO2分解生成CaO和O2的热化学方程式2CaO2(s)2CaO(s)+O2(g)△H=2(b-a)kJ•mol-1
(4)一定温度下,在2L的恒容容器中进行该反应,反应过程中各物质的物质的量如下表所示:
时间/sn(CaO2)/moln(CaO)/moln(O2)/mol
0200
11.40.60.3
2110.5
3110.5
则该温度下,反应的化学平衡常数K=0.25mol/L.
(5)3s时,若对该容器压缩体积,其它条件不变,则当再次达到平衡时,氧气的浓度不变(填“变大”、“变小”、“不变”、“无法确定”),理由是温度不变,该反应的平衡常数K=c(CO2)=0.25mol/L不变.
(6)下列说法不能说明该反应达到平衡的是a(填字母).
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c.正反应速率不再改变             d.逆反应速率不再改变.

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14.NA代表阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是(  )
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1.下列说法正确的是(  )
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11.下列反应中,调节反应物用量或浓度不会改变反应产物的是(  )
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C.稀硝酸中加入铁粉D.镁与H2SO4溶液

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18.在一定条件下,对于密闭容器中进行的反应:2A(g)+B(g)?C(g)+D(g),下列情况可以说明这一反应已经达到平衡状态的是(  )
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16.氢能是高效清洁的合体能源,也是一种极具发展潜力的清洁能源.

(1)以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法.其反应过程如图1所示:
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它由两步反应组成:ⅰ.H2SO4(l)=SO3(g)+H2O(g)△H=+177kJ•mo1-1
ⅱ.SO3(g)分解写出SO3(g)分解的热化学方程式2SO3(g)?2SO2(g)+O2(g)△H=+196kJ•mol-1
(2)工业上利用吸热反应C(s)+2H2O(g)═CO2(g)+2H2(g),也可制备氢气.一定条件下,将C(s)和H2O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器发生反应,其相关数据如表所示:
容器容积/L温度/℃起始量/mol平衡量/mol
C(s)H2O(g)H2(g)
2T1243.2
1T2121.2
①T1℃时,该反应的平衡常数K=12.8.T1>T2(填“>”、“=”或“<”);
②若乙容器中达到平衡所需时间为3min,则当反应进行到1.5min时,H2O(g)的物质的量的浓度B(填选项字母).
A.=1.4mol/L      B.<1.4mol/L     C.>1.4mol/L
③某同学为了研究反应条件对化学平衡的影响,测得逆反应速率与时间的关系如图2所示.可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到了平衡状态,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则从t1到t8哪个时间段H2O (g)的平衡转化率最低t7-t8,t4时刻改变的条件是降低温度.
(3)如图3是一种电化学制备H2的方法,装置中的MEA为允许质子通过的电解质膜.
①写出阳极电极的反应式:CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+
②电解产生的氢气可以用镁铝合金(Mg17Al12)来储存,合金吸氢后得到仅含一种金属的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)和一种金属单质,该反应的化学方程式为Mg17Al12+17H2=17MgH2+12Al.

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