Question

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 按上圖組裝儀器，檢查裝置的氣密性；

② 將5.0g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緩緩通入H₂，待C裝置出口處H₂驗純后，點燃A處酒精燈；

④ 充分反應后，撤掉酒精燈，再持續通入氫氣至完全冷卻。

（1）裝置C的作用為                                                  。

（2）測的反應后裝置B增重1.35g，則鐵礦石中氧的百分含量為                。

（3）若將H₂換成CO，則還需補充                 裝置。

Ⅱ．鐵礦石中含鐵量的測定

（1）溶液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驗驗證A中鐵元素的存在形式，試劑為：               。

     a．酸性KMnO₄溶液    b．NaOH溶液    c．KSCN溶液    d．氯水

（2）步驟④中煮沸的作用是                                              。

（3）步驟⑤中用到的玻璃儀器有：                                          。

（4）下列有關步驟⑥的操作中說法正確的是                           。

     a．因為碘水為黃色，所以滴定過程中不需加指示劑

b．滴定過程中可利用淀粉溶液作為指示劑

c．滴定管用蒸餾水洗滌后可以直接裝液

d．錐形瓶不需要用待測夜潤洗

e．滴定時，右手控制滴定管，左手搖動錐形瓶

f．滴定過程中，眼睛注視滴定管中液面變化

g．滴定結束后，待液面穩定后再讀數

（5）若滴定過程中消耗0.5000mol·L⁻¹的KI溶液20.00mL，則鐵礦石中鐵的百分含量為                。

Ⅲ．由Ⅰ、Ⅱ可以推算出該鐵礦石中鐵的氧化物的化學式為               。

Answer 1

  Ⅰ．（1）防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入B中，影響測定結果。

（2）24%（1分）         （3）尾氣處理

Ⅱ．（1）Fe²⁺、Fe³⁺；  a c     （2）趕走溶液中溶解的過量的Cl₂

（3）燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、滴管      （4）dg       （5）70%（1分）

Ⅲ．Fe₅O₆

Ⅰ．氧元素的百分含量為：

Ⅱ．（1）由于鐵礦石中鐵的價態不確定，所以與酸反應后溶液中可能存在Fe²⁺、Fe³⁺；Fe²⁺可以與KMnO₄溶液反應，使KMnO₄溶液褪色；Fe³⁺與SCN⁻反應使溶液變為血紅色；若使用NaOH，若Fe³⁺多、Fe²⁺少，則沉淀呈紅褐色，Fe(OH)₂的顏色已被掩蓋，從而無法判斷Fe²⁺是否存在。

（2）通入過量的Cl₂是為了將鐵元素全部變為Fe³⁺，但是為了防止過量的氯氣與KI反應，使測定結果偏高，所以要將溶液煮沸趕走溶液中溶解的過量的Cl₂。

（4）a．碘水、Fe³⁺均為黃色，滴定過程中顏色無明顯變化，故a錯。

b．2Fe³⁺ + 2I⁻ = 2Fe²⁺ + I₂，滴定一開始就生成I₂，使淀粉溶液變藍，無法指示終點。正確的指示劑應該為KSCN，顏色變化為血紅色變為無色。故b錯。

c．滴定管用蒸餾水洗滌后必需用待裝液潤洗后才能裝液。故c錯。

e．滴定時，左手控制滴定管，右手搖動錐形瓶。故e錯。

f．滴定過程中，眼睛注視錐形瓶中溶液顏色變化。故f錯。

（5）由于所取溶液（含Fe³⁺）的體積與消耗KI溶液的體積相等，結合方程式可知，c(Fe³⁺)=c(KI)=0.5mol·L⁻¹，所以鐵元素的百分含量為：

Ⅲ．因為，所以鐵礦石中鐵的氧化物的化學式為Fe₅O₆