Question

鐵黃是一種重要的顏料，化學(xué)式為Fe₂O₃·xH₂O，廣泛用于涂料、橡膠、塑料、文教用品等工業(yè)。實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)利用硫酸渣（含F(xiàn)e₂O₃及少量的CaO、MgO等）和黃鐵礦粉（主要成分為FeS₂）制備鐵黃的流程如下：

（1）操作Ⅰ與操作Ⅱ中都用到玻璃棒，玻璃棒在兩種操作中的作用分別是         、           。
（2）試劑a最好選用      （供選擇使用的有：鋁粉、空氣、濃HNO₃）；其作用是                   。
（3）上述步驟中需用到氨氣。下列裝置可用于實(shí)驗(yàn)室制氨氣的是              （填序號(hào)）。

（4）檢驗(yàn)溶液Z中含有的方法是                              。
（5）查閱資料知，在不同溫度下Fe₂O₃被CO還原，產(chǎn)物可能為Fe₃O₄、FeO或Fe，固體質(zhì)量與反應(yīng)溫度的關(guān)系如下圖所示。

根據(jù)圖象推斷670℃時(shí)Fe₂O₃還原產(chǎn)物的化學(xué)式為              ，并設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)，證明該還原產(chǎn)物的成分（簡述實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論）。                                 。儀器自選�？晒┻x擇的試劑：稀H₂SO₄、稀鹽酸、H₂O₂溶液、NaOH溶液、KSCN溶液。

Answer 1

（11分）（1）攪拌加速溶解（或攪拌加速反應(yīng)）（1分）（只答攪拌也得分） 引流（1分）
（2）空氣（1分） 作氧化劑，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺（1分）（答氧化劑、氧化Fe²⁺或?qū)�Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺也得分）   
（3）bd（2分）
（4）取少量溶液Z置于試管中，滴加過量濃NaOH溶液并微熱，將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口，試紙變藍(lán)色，證明含有NH₄^＋。（2分）（三個(gè)要點(diǎn)：濃NaOH溶液、濕潤的紅色石蕊試紙、變藍(lán)。缺一個(gè)要點(diǎn)扣1分）
（5）FeO（1分）取少量還原產(chǎn)物置于試管中，加入過量稀硫酸（或稀鹽酸），固體完全溶解且無氣泡產(chǎn)生；再向其中滴加KSCN溶液，溶液不變色；最后滴加H₂O₂溶液，溶液變紅色，證明還原產(chǎn)物為FeO。（2分）（要點(diǎn)：三組操作與現(xiàn)象、最終結(jié)論，少一個(gè)扣1分）

解析試題分析：（1）操作Ⅰ是物質(zhì)的溶解，操作Ⅱ是過濾，都需要用到玻璃棒，玻璃棒在兩種操作中的作用分別是，操作Ⅰ是利用玻璃棒加速硫酸渣的溶解，操作Ⅱ中玻璃棒是起到引流作用。
（2）依據(jù)流程分析，溶液Y中含有亞鐵離子，需要將其氧化成鐵離子，因此試劑a主要是用來氧化亞鐵離子的。但選擇氧化劑不能引入新的雜質(zhì)，鋁粉引入新的雜質(zhì)，濃硝酸做氧化劑會(huì)產(chǎn)生污染氣體，最好選擇空氣做氧化劑氧化亞鐵離子，不會(huì)引入新的雜質(zhì)，不污染環(huán)境。
（3）a、加熱氯化銨分解后生成氨氣和氯化氫會(huì)在試管口重新生成氯化銨；不能制的氨氣，故a不能；
b、氨水滴入氧化鈣固體，氧化鈣會(huì)和水反應(yīng)生成氫氧化鈣放熱，使一水合氨分解生成氨氣；故b符合；
c、氫氧化鈣和氯化銨固體加熱時(shí)需要試管口略向下傾斜，裝置中加熱會(huì)使生成的水倒流到試管底部炸裂試管；故c不選；
d、加熱濃氨水會(huì)分解生成氨氣，可以制取氨氣；故d符合，因此答案為bd。
（4）NH₄⁺能和強(qiáng)堿反應(yīng)生成氨氣，氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，通過檢驗(yàn)氨氣的方法來檢驗(yàn)NH₄⁺，所以檢驗(yàn)溶液Z中含NH₄⁺的實(shí)驗(yàn)方法是：取少量溶液Z置于試管中，滴加過量濃NaOH溶液并微熱，將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口，試紙變藍(lán)色，證明含有NH₄⁺。
（5）根據(jù)圖像可知，加熱前氧化鐵的物質(zhì)的量是48g÷160g/mol＝0.3mol。加熱到670℃時(shí)固體質(zhì)量變?yōu)?3.2g，即固體質(zhì)量減少48g－43.2g＝4.8g，減少的質(zhì)量即為氧原子的質(zhì)量，所以減少的氧原子質(zhì)量是4.8g÷16g/mol＝0.3mol，則根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)后鐵原子和氧原子的個(gè)數(shù)之比是（0.3mol×2）:（0.3mol×3－0.3mol）＝1:1，所以該固體的化學(xué)式是FeO。要檢驗(yàn)還原產(chǎn)物，可以通過檢驗(yàn)亞鐵離子和鐵離子的方法來驗(yàn)證，另外還需要排除單質(zhì)鐵，所以正確的操作是取少量還原產(chǎn)物置于試管中，加入過量稀硫酸（或稀鹽酸），固體完全溶解且無氣泡產(chǎn)生；再向其中滴加KSCN溶液，溶液不變色；最后滴加H₂O₂溶液，溶液變紅色，證明還原產(chǎn)物為FeO。
考點(diǎn)：考查玻璃棒的作用、試劑的選擇、氨氣的制備和NH₄⁺的檢驗(yàn)、氧化鐵與CO反應(yīng)生成物的判斷和計(jì)算、亞鐵離子和鐵離子的檢驗(yàn)等