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）制备铁黄的流程如下：

（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

（11分）（1）搅拌加速溶解（或搅拌加速反应）（1分）（只答搅拌也得分） 引流（1分）
（2）空气（1分） 作氧化剂，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺（1分）（答氧化剂、氧化Fe²⁺或将Fe²⁺转化为Fe³⁺也得分）   
（3）bd（2分）
（4）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^＋。（2分）（三个要点：浓NaOH溶液、湿润的红色石蕊试纸、变蓝。缺一个要点扣1分）
（5）FeO（1分）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。（2分）（要点：三组操作与现象、最终结论，少一个扣1分）

解析试题分析：（1）操作Ⅰ是物质的溶解，操作Ⅱ是过滤，都需要用到玻璃棒，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中玻璃棒是起到引流作用。
（2）依据流程分析，溶液Y中含有亚铁离子，需要将其氧化成铁离子，因此试剂a主要是用来氧化亚铁离子的。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。
（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，因此答案为bd。
（4）NH₄⁺能和强碱反应生成氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，通过检验氨气的方法来检验NH₄⁺，所以检验溶液Z中含NH₄⁺的实验方法是：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）根据图像可知，加热前氧化铁的物质的量是48g÷160g/mol＝0.3mol。加热到670℃时固体质量变为43.2g，即固体质量减少48g－43.2g＝4.8g，减少的质量即为氧原子的质量，所以减少的氧原子质量是4.8g÷16g/mol＝0.3mol，则根据原子守恒可知，反应后铁原子和氧原子的个数之比是（0.3mol×2）:（0.3mol×3－0.3mol）＝1:1，所以该固体的化学式是FeO。要检验还原产物，可以通过检验亚铁离子和铁离子的方法来验证，另外还需要排除单质铁，所以正确的操作是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。
考点：考查玻璃棒的作用、试剂的选择、氨气的制备和NH₄⁺的检验、氧化铁与CO反应生成物的判断和计算、亚铁离子和铁离子的检验等