Question

高纯氧化铁（a-Fe₂O₃）是现代电子工业的重要材料．实验室用硫铁矿烧渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂等）为原料制备髙纯氧化铁的步骤如下．请回答有关问题：

（1）实验室需240mL 4.8mol?L^-1的硫酸溶液，若用18.4mol?L^-1的浓硫酸进行配制，所需要的标有使用温度的仪器为

 

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（2）溶液X中所发生的反应的离子方程式为

 

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（3）简述如何检验溶液Z中的阴离子

 

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（4）操作I的名称是

 

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（5）某实验小组设计的氨气制备实验流程为：发生装置→净化→收集→尾气处理．请你从以下装置中选择合适的装置如图，用装置接口处的小写英文字母表示装置的连接顺序

 

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（6）将多余的氨气分别通入水中或盐酸中，若得到25℃浓度均为0.1mol?L^-1的NH₃?H₂O溶液或NH₄Cl溶液．请你设计实验，比较NH₃?H₂O的电离程度和NH₄Cl的水解程度大小

 

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Answer 1

考点：物质的分离、提纯的基本方法选择与应用

专题：

分析：（1）根据配制一定物质的量浓度溶液用到仪器所需要的最主要仪器来选择，然后根据仪器来选择；
（2）硫铁矿烧渣加过量的硫酸溶液，酸会和Fe₂O₃、FeO反应，生成Fe²⁺、Fe³⁺，而与SiO₂不反应，加过量铁粉，铁粉和H⁺、Fe³⁺反应，据此解答；
（3）过量铁粉和H⁺、Fe³⁺反应后过滤，溶液中主要离子成分为Fe²⁺、通入氨气，调节PH至5-6.5，生成氢氧化铁沉淀，此时溶液中主要离子成分为SO₄^2-、NH₄⁺，所以需检验溶液Z中的阴离子SO₄^2-；
（4）固体从溶液中出来需洗去表面可溶性的杂质离子；W为硫酸铵，可作化肥；
（5）根据氨气制备实验流程为：发生装置→净化→收集→尾气处理选择仪器，A为发生装置，C为净化装置，E为为收集装置，氨气是有毒气体，D为尾气处理装置；
（6）比较氨水的电离和氯化铵的水解能力大小，通过等浓度等体积的两者混合液的PH，将两份溶液等体积溶液混合测得溶液的pH大于7，说明铵根离子的水解能力小于氨水的电离能力；

解答： 解：（1）由于无240mL容量瓶，故选用250mL容量瓶，设需要的浓硫酸的体积为VmL，根据稀释定律可知：18.4mol/L×VmL=4.8mol/L×250mL，解得V=65.2mL，故应选用100mL量筒；配制一定物质的量浓度溶液必须用到的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶和胶头滴管，其中有温度的是250mL容量瓶和100mL量筒，故答案为：250mL容量瓶和100mL量筒；
（2）硫铁矿烧渣 （Fe₂O₃、FeO、SiO₂等）加入硫酸，酸会和Fe₂O₃、FeO反应，生成Fe²⁺、Fe³⁺，而与SiO₂不反应，过滤得到溶液X的主要离子成分为SO₄^2-、H⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加过量铁粉，铁粉和H⁺、Fe³⁺反应，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、2H⁺+Fe=Fe²⁺+H₂↑，
故答案为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、2H⁺+Fe=Fe²⁺+H₂↑；
（3）过量铁粉和H⁺、Fe³⁺反应后过滤，溶液中主要离子成分为Fe²⁺、通入氨气，调节PH至5-6.5，生成氢氧化铁沉淀，此时溶液中主要离子成分为SO₄^2-、NH₄⁺，所以需检验溶液Z中的阴离子SO₄^2-，检验SO₄^2-的操作为取少量溶液Z于试管中，然后加盐酸，无沉淀产生，再加氯化钡溶液，有白色沉淀产生，证明有SO₄^2-，
故答案为：检验SO₄^2-的操作为：取少量溶液Z于试管中，然后加盐酸，无沉淀产生，再加氯化钡溶液，有白色沉淀产生，证明有SO₄^2-；
（4）固体从溶液中出来表面吸附有溶液中的可溶性的杂质离子，需通过洗涤洗去；溶液Z加碳酸铵生成硫酸亚铁和硫酸氨，所以W为硫酸铵，可作化肥，
故答案为：洗涤；
（5）实验室用氯化铵和氢氧化钙固体加热生成氨气和水来制取氨气，故选A装置，生成的氨气中含有水蒸气，所以用球形干燥管进行干燥选C，氨气极易溶于水密度小于空气的平均密度，所以选E用排空气法收集从h口进，氨气具有刺激性，氨气是有毒气体，需进行尾气吸收选D，
故答案为：a→e→d→h→g→f；
（6）铵根离子水解溶液呈酸性，氨水电离呈碱性，25℃0.2mol．L^-1的NH₃?H₂O溶液和0.1mol．L^-1盐酸溶液等体积混合，生成等物质的量浓度的氨水和氯化铵，测溶液的PH值大于7，说明铵根离子的水解能力小于氨水的电离能力，
故答案为：常温下，将等物质的量浓度（0.1mol?L^-1）、等体积的氨水和NH₄Cl溶液混合，若混合液pH＞7，表明电离程度大于水解程度；反之则电离程度小于水解程度；

点评：本题主要考查了物质的量浓度的配制、过滤、硫酸根离子的检验等知识，较为综合，掌握实验方案的设计原理是解答的关键，题目难度中等．