题目内容
一位学生对铁与氧化铁反应后的产物进行探究。
(1)提出假设
假设1：产物为FeO；
假设2： 。
(2)查阅资料
该学生通过查阅资料得知：在铁的三种氧化物中，四氧化三铁最稳定，氧化亚铁最不稳定，常温下极易被氧气氧化成氧化铁(颜色由黑色变成红色)。
通过查阅资料可以得出的初步结论为 。
(3)进行实验
该学生设计了如下装置进行铁与氧化铁反应的实验。请你帮助他将实验步骤补充完整。
①按如图装置连接好仪器(暂不装入药品)， 。
②称取1 g还原性铁粉和5 g氧化铁粉末，混合均匀后平摊在玻璃管中部。
③松开两个弹簧夹， ，即可夹上弹簧夹a，并开始加热药品。
④大约4分钟左右，棕色粉末全部变黑；再夹上弹簧夹b，然后停止加热，等到玻璃管冷却至室温，倒出黑色粉末。
(4)现提供如下药品，验证实验得到的黑色粉末的成分。磁铁、稀盐酸、KSCN溶液、酸性KMnO4溶液、试管、胶头滴管。
| 实验步骤 | 预期现象和结论 |
| | |
(5)实验结论：铁与氧化铁反应的化学方程式为 。
(1)产物为Fe3O4
(2)Fe与Fe2O3反应的产物为Fe3O4(表述合理即可)
(3)①夹上弹簧夹a，松开弹簧夹b，微热玻璃管，若导管口有气泡冒出，停止加热一段时间后，导管中形成一段水柱，则装置不漏气 ③通入纯净干燥的二氧化碳气体，待玻璃管里的空气被排完了
(4)
(5)Fe＋4Fe2O3实验步骤 预期现象和结论 步骤1：用磁铁靠近黑色粉末 黑色粉末在空气中不变色，且能被磁铁全部吸引，说明黑色粉末中没有FeO 步骤2：取少量黑色粉末，放入试管中，加入稀盐酸，振荡使粉末溶解，然后滴入几滴KSCN溶液 有气泡冒出，溶液变红色，说明铁粉过量，生成物为Fe3O4 
3Fe3O4
解析
（15分）Fe2O3俗称氧化铁红，常用作油漆着色剂。工业以煤矸石（主要成分：SiO2 49.5%；Fe2O3 20.6%；Al2O318.9%，以及MgO、FeO等其他杂质）制备并研究氧化铁红的应用。
（一）制备氧化铁红
1．预处理：将煤矸石粉碎，在350℃下焙烧2小时。
2．加酸溶解：将预处理后的煤矸石溶于质量分数为15%过量的硫酸溶液中，过滤。在滤液中加入的H2O2。
3．调节pH：在上述滤液中加1mol/LNaOH溶液调节溶液的pH，再过滤，得到滤渣。
4．产品处理：将滤渣进行水洗、烘干、煅烧、研磨、过筛得产品。
已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表
| 沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 |
| 开始沉淀 | 1.3 | 3.3 | 7.5 | 10.3 |
| 完全沉淀 | 2.8 | 5.2 | 9.7 | 12.2 |
（1）预处理时，将煤矸石焙烧2小时的目的是 。
（2）酸浸操作中，过量H2SO4的作用是 。
在实验室中进行该操作时，用到玻璃仪器有 、 。
（3）用NaOH溶液调节pH的最佳范围是 。若从第二次过滤的滤液中获取较纯净的硫酸镁晶体，应补充的操作是 、洗涤后，干燥即得。
（4）产品处理时，对滤渣水洗的操作是 。
（二）分析与讨论：
（5）产品处理时，煅烧温度对产品的纯度有很大影响。已知温度对产物纯度的影响如图1所示，则煅烧时温度最好控制在 ℃。
（6）吸油量是反映氧化铁红表面性质的重要指标。吸油量大，说明氧化铁红表面积较大，则用在油漆中会造成油漆假稠，影响质量。不同浓度的两种碱溶液对产物吸油量影响如图2所示，则上述生产中在调节溶液pH时，选用NaOH溶液而不选用氨水的原因是 。
我国化工专家侯德榜，勇于创新，改进氨碱法设计了“联合制碱法”，为世界制碱工业作出了突出贡献。请完成下列问题：
（1）“联合制碱法”制得的“碱”是 (填化学式)。
（2）氨碱法和联合制碱法是两大重要的工业制碱法，下列表达中，不正确的是 。
| | | 氨碱法 | 联合制碱法 |
| A | 原料 | 食盐、氨气、生石灰 | 食盐、氨气、二氧化碳 |
| B | 可能的副产物 | 氯化钙 | 氯化铵 |
| C | 循环物质 | 氨气、二氧化碳 | 氯化钠 |
| D | 评价 | 原料易得；设备复杂；能耗高 | 原料利用率高；废弃物少 |
某实验小组，利用下列装置模拟“联合制碱法”。
（3）取上述仪器连接装置，顺序为：(a)接( )、( )接( )；(b)接( )；
检验气密性后装入药品，应该先让 装置（填上述字母）先发生反应，直到产生的气体不能再在C中溶解时，再通入另一装置中产生的气体。
（4）C中用球形干燥管而不用直导管，其作用是 ，D中应选用的液体为 ；
（5）C中广口瓶内产生固体的总化学方程式为 。
（6）产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为： (注明你的表达式中所用的有关符号的含义)。
用含有Al2O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)3·18H2O，工艺流程如下(部分操作和条件略)：
Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤；
Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH约为3；
Ⅲ.加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色；
Ⅳ.加入MnSO4至紫红色消失，过滤；
Ⅴ.浓缩、结晶、分离，得到产品。
（1）H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是____________________________________。
（2）将MnO4-氧化Fe2＋的离子方程式补充完整：
（3）已知：
生成氢氧化物沉淀的pH
| | Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
| 开始沉淀时 | 3.4 | 6.3 | 1.5 |
| 完全沉淀时 | 4.7 | 8.3 | 2.8 |
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：________。
（4）己知：一定条件下，MnO4-可与Mn2＋反应生成MnO2。
① 向 Ⅲ 的沉淀中加入浓HCl并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是__________。
②Ⅳ 中加入MnSO4的目的是_____________________________________________。
草酸亚铁（FeC2O4）常用作分析试剂、显影剂以及新型电池材料磷酸亚铁锂的生产。草酸亚铁在隔绝空气时加热能够分解,兴趣小组对草酸亚铁的分解产物进行了实验和探究。（已知：CO能与氯化钯[PdC12]溶液反应生成黑色的钯粉。）
（1）将草酸亚铁分解的气体产物依次通过澄清石灰水和氯化钯溶液，观察到澄清石灰水变浑浊，氯化钯溶液中有黑色物质生成。说明气体产物中有 。（填化学式）
（2）探究草酸亚铁分解得到的黑色固体产物中铁元素的存在形式。
【发现问题】
草酸亚铁分解后得到的黑色物质是什么？
【提出假设】
猜想1： ；猜想2：FeO；猜想3：FeO和Fe的混合物。
【实验方案】
限选试剂：盐酸、氯水、CuSO4溶液、KSCN溶液、蒸馏水。
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| 步骤1：向试管中加入少量固体产物，再加入足量 ，充分振荡。 | 若溶液颜色明显改变， 且有红色固体生成。 | 有Fe存在。 |
| 步骤2：将步骤1中得到的浊液过滤，并用蒸馏水将固体洗涤至洗涤液呈无色。 | | |
| 步骤3：取步骤2得到的少量固体于试管中，滴加过量盐酸，静置后取上层清液， 。 | 。 | 有FeO存在。 |
【反思提升】
经兴趣小组讨论分析认为：草酸亚铁直接分解所得固体产物应该是FeO，而最终固体产物中还含有Fe是因为 （写化学方程式）。
（3）根据实验探究和反思，写出草酸亚铁在隔绝空气时加热直接分解的化学方程式 。