Question

铁矿石的主要成分为铁的氧化物，是工业炼铁的主要原料之一，有研究性学习小组对某铁矿石中铁和氧的含量进行探究．（设铁矿石杂质不含铁元素和氧元素，且杂质不与H₂SO₄反应）．
实验一：铁矿石中含铁量的测定

（1）滤液A中铁元素可能的存在形式

 

；请从以下试剂中选择最佳试剂用最简单的实验验证A中铁元素的存在形式，试剂为：

 

．
a．氯水         b．NaOH溶液       c．KSCN溶液       d．酸性KMnO₄溶液
（2）步骤④中煮沸的目的是

 

．
（3）步骤⑤中用到的玻璃仪器除了玻璃棒、胶头滴管，还有

 

．
（4）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
e．滴定过程中，眼睛注视滴定管中液面变化
（5）铁矿石中铁的质量分数为

 

．
实验二：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．
（6）装置C的作用为

 

．
（7）测得反应后装置B增重1.35g，则铁矿石中氧的质量分数为

 

．

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：实验一：铁矿石和稀硫酸反应生成硫酸盐和水，然后过滤得到滤液A，向滤液中通入足量Cl₂，Cl₂具有强氧化性，能将Fe ²⁺氧化为Fe ³⁺，然后煮沸得到溶液B，将溶液B稀释，向溶液B中加入KI溶液，Fe ³⁺和碘离子发生氧化还原反应生成Fe ²⁺和I₂，先根据碘离子和铁离子关系式计算铁离子的物质的量，根据铁原子守恒计算其质量分数；
实验二：在加热条件下，氢气和铁矿石发生氧化还原反应生成Fe和水，碱石灰吸收生成的水蒸气，C中碱石灰吸收空气中水蒸气、二氧化碳，防止干扰测定结果；测得反应后装置B增重1.35g，B增重的质量为水的质量，
水中O元素质量=1.35g×

16

18

×100%=1.2g，由此计算氧元素质量分数．

解答： 解：实验一：铁矿石和稀硫酸反应生成硫酸盐和水，然后过滤得到滤液A，向滤液中通入足量Cl₂，Cl₂具有强氧化性，能将Fe ²⁺氧化为Fe ³⁺，然后煮沸得到溶液B，将溶液B稀释，向溶液B中加入KI溶液，Fe ³⁺和碘离子发生氧化还原反应生成Fe ²⁺和I₂；
（1）稀硫酸具有弱氧化性，不能将+2价铁氧化为+3价，所以滤液A中铁元素可能的存在形式Fe ²⁺、Fe ³⁺；Fe ²⁺具有还原性能被强氧化剂氧化、Fe ³⁺用KSCN溶液检验，向滤液A中加入KSCN溶液检验是否含有铁离子，如果溶液不变红色，说明不含铁离子，然后向溶液中加入氯水，如果此时溶液变红色，说明溶液中含有亚铁离子，故选ac；
故答案为：Fe ²⁺、Fe ³⁺；ac；
（2）升高温度抑制氯气溶解，所以步骤④中煮沸的目的是除去过量的氯气，防止对实验造成干扰，故答案为：除去过量氯气；
（3）步骤⑤中用到的玻璃仪器除了玻璃棒、胶头滴管，还有250mL容量瓶、烧杯，故答案为：250mL容量瓶、烧杯；
（4）a．滴定管用蒸馏水洗涤后必须用待装液润洗，故a正确；
b．锥形瓶不需要用待测液润洗，故b正确；
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错误；
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，故d正确；
e．滴定过程中，眼睛注视锥形瓶内溶液颜色变化，故e错误；
故选ce；
（5）碘离子和铁离子反应方程式为2 Fe³⁺+2 I^-=I₂+2Fe²⁺，根据碘离子和铁离子的关系式得n（ Fe³⁺）=n（ I^-）=0.5000mol/L×0.020L=0.01mol，250mLB溶液中n（ Fe³⁺）=0.01mol×12.5=0.125mol，
m（Fe）=0.125mol×56g/mol=7.0g，铁矿石中铁的质量分数为

7.0g

10.0g

×100%=70%，
故答案为：70%；
实验二：（6）在加热条件下，氢气和铁矿石发生氧化还原反应生成Fe和水，碱石灰吸收生成的水蒸气，C中碱石灰吸收空气中水蒸气、二氧化碳，防止干扰测定结果，
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；
（7）测得反应后装置B增重1.35g，B增重的质量为水的质量，水中O元素质量=1.35g×

16

18

×100%=1.2g，铁矿石中氧元素质量分数=

1.2g

5.0g

×100%=24%，
故答案为：24%．

点评：本题考查物质含量的测定，侧重考查分析、实验、计算能力，明确实验原理是解本题关键，知道流程图中发生的反应，注意容量瓶要注明规格，知道实验二中C装置的作用，为易错点．