Question

【題目】鐵礦石是工業煉鐵的主要原料之一，其主要成分為鐵的氧化物(設雜質中不含鐵元素和氧元素，且雜質不與H2SO4反應)。某研究性學習小組對某鐵礦石中鐵的氧化物的化學式進行探究。

I、鐵礦石中含氧量的測定

①按下圖組裝儀器，檢查裝置的氣密性；

②將 10.0g 鐵礦石放入硬質玻璃管中，裝置B、C中的藥品如圖所示（夾持儀器均省略）；

③從左端導氣管口處不斷地通入 H2，______，點燃 A 處酒精燈；

④……

(1)裝置 C 的作用為_______________________________________ 。

(2)將步驟③的操作補充完整：_________。

(3)實驗結束后的操作包括： a.冷卻至室溫 b.熄滅 A 處的酒精燈 c.停止通 H2。正確的順序為：_________（填序號）。

(4)實驗測得反應后裝置 B增重 2.7g，據此可以測出鐵礦石中氧的含量。有同學認為，不測定 B 裝置的凈增質量，通過測定_________，也能達到實驗目的。

II、鐵礦石中含鐵量的測定

將上述實驗結束后硬質玻璃管中的固體全部取出，用足量稀硫酸浸取后過濾。向濾液中通入足量Cl2 并加熱煮沸得溶液 M，冷卻后將溶液 M 稀釋至 250mL。取 20.00mL M 的稀溶液，用 0.5000mol·L-1的標準 KI 溶液與其反應，消耗 KI 溶液 20.00 mL。

(5)向濾液中通入足量 Cl2 的目的是將其中的 Fe2+氧化成 Fe3+。將通入 Cl2 后的溶液加熱煮沸的目的則是_________。 若省去該操作，則所測鐵的百分含量將_________。（填“偏大”， “偏小”或“無影響”）。

(6)標準 KI 溶液與 M 稀溶液發生反應的離子方程式為：_________。

III、化學式的確定

(7)結合 I、 II 的實驗數據計算該鐵礦石中鐵的氧化物的化學式為_________。 (請化成最簡單的整數比)

Answer 1

【答案】 防止空氣中的水蒸氣和 CO2 等進入 B 中，影響測定結果 在 C 裝置的末端導管口收集氫氣并驗純，待氫氣純凈后 bac 硬質玻璃管在反應前后的質量差 趕走溶液中溶解的過量的 Cl2 偏大 2Fe3++2I－==2Fe2+ + I2 Fe5O6

【解析】Ⅰ．（1）B中的堿石灰是吸收置換反應生成的水的，為了防止空氣成分對實驗的影響，要加一個裝置吸收空氣中的水以及二氧化碳；(2)氫氣驗純以后才能實驗；（3）防止有空氣干擾，先通一會氫氣再加熱，實驗后先停止加熱再停止通氫氣；（4）硬質玻璃管在反應前后的質量差為氧化物中氧元素的質量；

II.（5）加熱趕走溶液中溶解的過量的 Cl2；多余的氯氣會氧化I-，使測定結果偏大；（6）Fe3+與KI發生氧化還原反應，離子方程式為：2Fe3++2I－==2Fe2++I2。（7）結合 I、 II 的實驗數據，求出N(Fe):N(O)，可得化學式。

Ⅰ.（1）由題意可知，該裝置要定量測量反應產生的水來計算該氧化物的組成，堿石灰用來吸收產物水，但空氣中含有水蒸氣和二氧化碳，為了消除干擾，在反應裝置末端增加的裝置C，用來吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，避免其影響測定結果。故答案為：防止空氣中的水蒸氣和 CO2 等進入 B 中，影響測定結果。

(2)步驟③從左端導氣管口處不斷地通入H2，在 C 裝置的末端導管口收集氫氣并驗純，待氫氣純凈后，點燃 A 處酒精燈，故答案為：在 C 裝置的末端導管口收集氫氣并驗純，待氫氣純凈后。

(3)實驗結束后要先熄滅A 處的酒精燈，冷卻至室溫，再停止通 H2。故正確答案為：bac。 (4)根據實驗原理，實驗后硬質玻璃管減少的質量，既為氧化物中氧元素的質量，通過測定硬質玻璃管在反應前后的質量差，也能測出氧元素的含量。故答案為：硬質玻璃管在反應前后的質量差。

Ⅱ.（5）步驟③通入了足量的氯氣，步驟④加熱煮沸趕走溶液中多余的氯氣。故答案為：趕走溶液中溶解的過量的 Cl2；若省去該操作，多余的氯氣會氧化I-,使所測鐵的百分含量將偏大。

(6) M 稀溶液含有Fe3+,與KI發生反應的離子方程式為：2Fe3++2I－==2Fe2+ + I2 。

(7)KI溶液滴定Fe3+的離子方程式為2Fe3++2I－==2Fe2+ + I2，消耗的n(I-)=0.5000mol/LL，則20mL待測液中鐵離子的物質的量0.5000mol/LL，250mL待測液中n(Fe3+)=0.5000mol/LL =0.125mol；

實驗I測得反應后裝置B增重2.7g，根據反應的實質，增加的是水的質量，根據質量守恒定律，所以鐵礦石中氧的物質的量是：=0.15mol。

N(Fe):N(O)=0.125mol：0.15mol=5:6，故化學式為Fe5O6。