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按如图组装仪器, ;
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缓缓通入H2,待C装置出口处H2验纯后,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。
37.补全步骤①的操作: 。
38.装置C的作用为 。
39.测得反应后装置B增重1.35g,则铁矿石中氧的质量百分含量为 。
40.步骤④中煮沸的作用是 。
41.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为指示剂
c.滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液
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
42.若滴定过程中消耗0.5000mol•L﹣1的KI溶液25.00mL,则铁矿石中铁的质量百分含量为 。
43.由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为 。
检验装置的气密性
组装仪器完毕,需要检验装置的气密性,
故答案为:检验装置的气密性;
组装仪器完毕,需要检验装置的气密性
性质实验的基本流程
防止空气中的水蒸气和CO2进入B中,影响测定结果
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装置要防止防止空气中的水蒸气和CO2进入B中,影响测定结果,
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;
B中的碱石灰是吸收置换反应生成的水的,为了防止空气成分对实验的影响,要加一个装置吸收空气中的水以及二氧化碳;
根据性质判断装置的作用
24%
测的反应后装置B增重1.35g,根据反应的实质即生成的水的质量,所以氧元素的质量分数是:
故答案为:24%
Ⅱ.
反应后装置B增重1.35g,即氢气和氧化铁反应后生成的水的质量,可以根据氧守恒来计算;
装置原理的理解
赶走溶液中溶解的过量的Cl2
向铁矿石中加入硫酸,化反应生成硫酸的铁盐溶液,还存在过量的硫酸溶液,加入过量的氯气,煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl2,
故答案为:赶走溶液中溶解的过量的Cl2;
煮沸可以将水中的气体赶跑;
过量氯气会消耗I-
df
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,故a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,故b错误;c.滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗,故c错误; d.锥形瓶不需要用待测液润洗,故d正确; e.滴定过程中,眼睛注视锥形瓶中颜色的变化,故e错误; f.滴定结束后,30s内溶液不恢复原来的颜色再读数,故f正确.故选df.
根据滴定试验以及滴定过程中的实验误差分析知识来回答判断;
能引起误差的不规范操作
70%
由于所取溶液(含Fe3+)的体积与消耗KI溶液的体积相等,结合方程式2Fe3++2I-=2Fe2++I2可知,c(Fe3+)=c(KI)=0.5mol•L-1,所以铁元素的百分含量为:,
故答案为:70%;
根据元素守恒和化学反应方程式进行计算;
Fe3+与I-的氧化还原关系
Fe5O6
Ⅰ中装置B增重1.35g为生成水的质量,根据氧元素守恒,5g矿石中
,10g矿石中n(O)=0.15mol,
Ⅱ中步骤⑥发生2Fe3++2I-=2Fe2++I2,
,故10矿石中n(Fe)=n(Fe3+)=0.125mol,
故n(Fe):n(O)=0.125mol:0.15mol=5:6,即化学式为:Fe5O6,
故答案为:Fe5O6.
Ⅰ中装置B增重1.35g为生成水的质量,根据氧元素守恒5g矿石中计算n(O),Ⅱ中步骤⑥发生2Fe3++2I-=2Fe2++I2,根据消耗KI溶液体积计算n(Fe3+),根据Fe元素守恒计算10g矿石中n(Fe),据此确定氧化物化学式.
Ⅰ和Ⅱ中所用的样品质量不同