Question

（16分）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通入H₂，待C装置出口处H₂验纯后，再点燃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，则铁矿石中氧的百分含量为          。

Ⅱ．铁矿石中含铁量的测定

（1）步骤④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．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指示剂 

c．滴定管用蒸馏水洗涤后可直接装液

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，则矿石中铁的百分含量为     。若省去步骤④，则所测铁的百分含量将     。（偏大，偏小或无影响）

Ⅲ．由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为              。

Answer

（16分）

Ⅰ．（1）防止空气中的水蒸气和CO2进入B中，影响测定结果。

（2）24%

Ⅱ．（1）赶走溶液中溶解的过量的Cl2

（2）250mL容量瓶

（3）df

（4）70% 偏大

Ⅲ．Fe5O6

【解析】

试题分析：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，由于B处的干燥管作用是吸收产生的水蒸气，所以增加的质量就是水蒸气的质量，其中水中氧元素来自于铁的氧化物，其中氧元素的质量＝1.35g×16/18＝1.2g，所以氧元素的质量分数是1.2/5.0×100%＝24%。

Ⅱ．（1）向铁矿石中加入硫酸，反应生成硫酸的铁盐溶液，加入过量的氯气是把溶液中的亚铁离子氧化生成铁离子。由于氯气是过量的，氯气也能氧化碘离子，所以煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl2。

（2）容量瓶是一种定容仪器，若是稀释到250mL，则采用的仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、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，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，但是亚铁离子的绿色会产生干扰作用，错误；c．滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗，错误；d．锥形瓶不需要用待测液润洗，正确；e．滴定过程中，眼睛注视锥形瓶中颜色的变化，错误；f．滴定结束后，30s内溶液不恢复原来的颜色再读数，正确，选df。

（4）根据方程式2Fe3＋＋2I－＝I2＋2Fe2＋可知，c(Fe3+)＝0.4mol/L×25.00ml÷20.00ml＝0.5mol/L，所以铁元素的百分含量＝0.4000mol/L×0.25L×56g/mol÷10.0g×100%=70%；若省去步骤④加热煮沸，由于氯气是过量的，氯气也能氧化碘离子，则所测铁的百分含量将偏大。

Ⅲ．由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁和氧原子的个数之比是70%÷56:24%÷16＝5:6，因此化学式是Fe5O6。

考点：考查化学实验基本操作；铁及其化合物的性质、转化以及化学式测定的有关计算和判断等知识。