Question

铁黄是一种重要的颜料，化学式为Fe₂O₃?xH₂O，广泛用于涂料、橡胶、塑料、文教用品等工业．实验室模拟工业利用硫酸渣（含Fe₂O₃及少量的CaO、MgO等）和黄铁矿粉（主要成分为FeS₂）制备铁黄的流程如图：

（1）操作Ⅰ与操作Ⅱ中都用到玻璃棒，玻璃棒在两种操作中的作用分别是______、______．
（2）试剂a最好选用______（供选择使用的有：铝粉、空气、浓HNO₃）；其作用是______．
（3）上述步骤中需用到氨气．下列装置可用于实验室制氨气的是______（填序号）．

（4）检验溶液Z中含有的方法是______．
（5）查阅资料知，在不同温度下Fe₂O₃被CO还原，产物可能为Fe₃O₄、FeO或Fe，固体质量与反应温度的关系如下图所示．

根据图象推断670℃时Fe₂O₃还原产物的化学式为______，并设计一个简单的实验，证明该还原产物的成分（简述实验操作、现象和结论）．______．仪器自选．可供选择的试剂：稀H₂SO₄、稀盐酸、H₂O₂溶液、NaOH溶液、KSCN溶液．

Answer 1

解：（1）操作Ⅰ与操作Ⅱ中都用到玻璃棒，玻璃棒在两种操作中的作用分别是，操作Ⅰ是利用玻璃棒加速硫酸渣的溶解，操作Ⅱ是过滤实验操作，玻璃棒是起到引流作用；
故答案为：搅拌加速溶解（或搅拌加速反应）；引流；
（2）依据流程分析，试剂a是用来氧化亚铁离子的主要，但选择氧化剂不能引入新的杂质，铝粉引入新的杂质，浓硝酸做氧化剂会产生污染气体，最好选择空气做氧化剂氧化亚铁离子，不会引入新的杂质，不污染环境；
故答案为：空气； 作氧化剂，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；
（3）a、加热氯化铵分解后生成氨气和氯化氢会在试管口重新生成氯化铵；不能制的氨气，故a不能；
b、氨水滴入氧化钙固体，氧化钙会和水反应生成氢氧化钙放热，使一水合氨分解生成氨气；故b符合；
c、氢氧化钙和氯化铵固体加热时需要试管口略向下倾斜，装置中加热会使生成的水倒流到试管底部炸裂试管；故c不选；
d、加热浓氨水会分解生成氨气，可以制取氨气；故d符合；
故答案为：bd；
（4）溶液Z中含NH₄⁺的实验方法是利用铵根离子和氢氧根离子结合反应生成氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；取少量溶液Z置于试管中，滴加过量浓NaOH溶液并微热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝色，证明含有NH₄⁺；
故答案为：取少量溶液Z置于试管中，滴加过量浓NaOH溶液并微热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝色，证明含有NH₄⁺；
（5）CO还原氧化铁的还原产物为可能Fe₃O₄，FeO和Fe．Fe₂O₃加热温度可达到500℃～600℃，质量由46.4g减少为45g，还原产物为Fe₃O₄；650℃～700℃时，质量由43.2g减少较大，还原产物为FeO，为验证还原产物，在适量待检物中加入稀H₂SO₄至完全溶解，再向其中滴加KSCN溶液，溶液不变色；最后滴加H₂O₂溶液，溶液变红色，可说明还原产物为FeO；
故答案为：FeO；取少量还原产物置于试管中，加入过量稀硫酸（或稀盐酸），固体完全溶解且无气泡产生；再向其中滴加KSCN溶液，溶液不变色；最后滴加H₂O₂溶液，溶液变红色，证明还原产物为FeO；
分析：（1）操作Ⅰ是利用玻璃棒加速硫酸渣的溶解，操作Ⅱ是过滤实验操作，玻璃棒是起到引流作用；
（2）试剂a是把亚铁离子氧化为铁离子；选择氧化剂不能引入新的杂质，不能产生污染物；
（3）a、加热氯化铵分解后生成氨气和氯化氢会在试管口重新生成氯化铵；
b、氨水滴入氧化钙固体，氧化钙会和水反应生成氢氧化钙放热，使一水合氨分解生成氨气；
c、氢氧化钙和氯化铵固体加热时需要试管口略向下倾斜；
d、加热浓氨水会分解生成氨气；
（4）溶液Z主要是铵盐，依据铵根离子检验方法分析判断；
（5）CO还原氧化铁的还原产物为可能Fe₃O₄，FeO和Fe．Fe₂O₃加热温度可达到500℃～600℃，质量由46.4g减少为45g，还原产物为Fe₃O₄；650℃～700℃时，质量由43.2g减少较大，还原产物为FeO，利用亚铁离子的还原性来设计实验．
点评：本题考查了物质提纯和分离的方法分析，实验设计，物质性质的综合应用，图象分析判断计算应用，题目难度中等．