Question

鐵礦石的主要成分為鐵的氧化物，是工業(yè)煉鐵的主要原料之一，有研究性學(xué)習(xí)小組對某鐵礦石中鐵和氧的含量進(jìn)行探究．（設(shè)鐵礦石雜質(zhì)不含鐵元素和氧元素，且雜質(zhì)不與H₂SO₄反應(yīng)）．
實(shí)驗(yàn)一：鐵礦石中含鐵量的測定

（1）濾液A中鐵元素可能的存在形式

 

；請從以下試劑中選擇最佳試劑用最簡單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證A中鐵元素的存在形式，試劑為：

 

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

 

．
（3）步驟⑤中用到的玻璃儀器除了玻璃棒、膠頭滴管，還有

 

．
（4）下列有關(guān)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?yàn)榈馑疄辄S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
e．滴定過程中，眼睛注視滴定管中液面變化
（5）鐵礦石中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
實(shí)驗(yàn)二：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(zhì)玻璃管中；
c．從左端導(dǎo)氣管口處不斷地緩緩?fù)ㄈ際₂，待C裝置出口處對H₂驗(yàn)純后，點(diǎn)燃A處酒精燈；
d．充分反應(yīng)后，撤掉酒精燈，再持續(xù)通入氫氣至完全冷卻．
（6）裝置C的作用為

 

．
（7）測得反應(yīng)后裝置B增重1.35g，則鐵礦石中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：實(shí)驗(yàn)一：鐵礦石和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽和水，然后過濾得到濾液A，向?yàn)V液中通入足量Cl₂，Cl₂具有強(qiáng)氧化性，能將Fe ²⁺氧化為Fe ³⁺，然后煮沸得到溶液B，將溶液B稀釋，向溶液B中加入KI溶液，F(xiàn)e ³⁺和碘離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe ²⁺和I₂，先根據(jù)碘離子和鐵離子關(guān)系式計(jì)算鐵離子的物質(zhì)的量，根據(jù)鐵原子守恒計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)二：在加熱條件下，氫氣和鐵礦石發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe和水，堿石灰吸收生成的水蒸氣，C中堿石灰吸收空氣中水蒸氣、二氧化碳，防止干擾測定結(jié)果；測得反應(yīng)后裝置B增重1.35g，B增重的質(zhì)量為水的質(zhì)量，
水中O元素質(zhì)量=1.35g×

16

18

×100%=1.2g，由此計(jì)算氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：實(shí)驗(yàn)一：鐵礦石和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽和水，然后過濾得到濾液A，向?yàn)V液中通入足量Cl₂，Cl₂具有強(qiáng)氧化性，能將Fe ²⁺氧化為Fe ³⁺，然后煮沸得到溶液B，將溶液B稀釋，向溶液B中加入KI溶液，F(xiàn)e ³⁺和碘離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe ²⁺和I₂；
（1）稀硫酸具有弱氧化性，不能將+2價(jià)鐵氧化為+3價(jià)，所以濾液A中鐵元素可能的存在形式Fe ²⁺、Fe ³⁺；Fe ²⁺具有還原性能被強(qiáng)氧化劑氧化、Fe ³⁺用KSCN溶液檢驗(yàn)，向?yàn)V液A中加入KSCN溶液檢驗(yàn)是否含有鐵離子，如果溶液不變紅色，說明不含鐵離子，然后向溶液中加入氯水，如果此時(shí)溶液變紅色，說明溶液中含有亞鐵離子，故選ac；
故答案為：Fe ²⁺、Fe ³⁺；ac；
（2）升高溫度抑制氯氣溶解，所以步驟④中煮沸的目的是除去過量的氯氣，防止對實(shí)驗(yàn)造成干擾，故答案為：除去過量氯氣；
（3）步驟⑤中用到的玻璃儀器除了玻璃棒、膠頭滴管，還有250mL容量瓶、燒杯，故答案為：250mL容量瓶、燒杯；
（4）a．滴定管用蒸餾水洗滌后必須用待裝液潤洗，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(jià)鐵離子也是黃色溶液，滴定過程中需加指示劑，故c錯(cuò)誤；
d．滴定過程中，三價(jià)鐵可以和碘離子發(fā)生反應(yīng)生成亞鐵離子和碘單質(zhì)，碘單質(zhì)遇到淀粉溶液顯示藍(lán)色，故d正確；
e．滴定過程中，眼睛注視錐形瓶內(nèi)溶液顏色變化，故e錯(cuò)誤；
故選ce；
（5）碘離子和鐵離子反應(yīng)方程式為2 Fe³⁺+2 I^-=I₂+2Fe²⁺，根據(jù)碘離子和鐵離子的關(guān)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，鐵礦石中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

7.0g

10.0g

×100%=70%，
故答案為：70%；
實(shí)驗(yàn)二：（6）在加熱條件下，氫氣和鐵礦石發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe和水，堿石灰吸收生成的水蒸氣，C中堿石灰吸收空氣中水蒸氣、二氧化碳，防止干擾測定結(jié)果，
故答案為：防止空氣中的水蒸氣和CO₂進(jìn)入B中，影響測定結(jié)果；
（7）測得反應(yīng)后裝置B增重1.35g，B增重的質(zhì)量為水的質(zhì)量，水中O元素質(zhì)量=1.35g×

16

18

×100%=1.2g，鐵礦石中氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

1.2g

5.0g

×100%=24%，
故答案為：24%．

點(diǎn)評：本題考查物質(zhì)含量的測定，側(cè)重考查分析、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算能力，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，知道流程圖中發(fā)生的反應(yīng)，注意容量瓶要注明規(guī)格，知道實(shí)驗(yàn)二中C裝置的作用，為易錯(cuò)點(diǎn)．