(15分)铝铁合金在微电机中有广泛应用，某兴趣小组为利用废弃的铝铁合金设计了如下实验流程制备聚合硫酸铁和明矾：
（1）聚合硫酸铁是一种无毒无害、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂，微溶于乙醇，其化学式可表示为[Fe2(OH)x(SO4)y]n。
①聚合硫酸铁可用于净水的原理是 。
②有人认为上述流程中的“氧化”设计存在缺陷，请提出改进意见： ；浓缩时向其中加入一定量的乙醇，加入乙醇的目的是 。
③加入试剂Y的目的是调节pH，所加试剂Y为 ；溶液的pH对[Fe2(OH)x(SO4)y]n中x的值有较大影响（如图1所示），试分析pH过小（pH＜3）导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因： 。
（2）明矾是一种常见铝钾硫酸盐。
①为充分利用原料， 试剂X应为 。
②请结合图2所示的明矾溶解度曲线，补充完整由滤液Ⅰ制备明矾晶体的实验步骤(可选用的试剂：废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精)：向滤液Ⅰ中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生， ，得到明矾晶体。
某校化学小组的同学将一批废弃的线路板简单处理后，得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计了如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的方案：
回答下列问题：
（1）第①步参加反应的金属有 种。
（2）第②步加入H2O2是因为滤液1中含有 离子。使用H2O2的优点是 。
（3） 用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水硫酸铜的方法是： 。
（4）请帮助化学小组的同学完成由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O 的实验步骤：
①取滤渣2，加入足量的 ，充分反应后过滤；
②取滤液，加入足量的 （填写试剂的化学式），然后 （填写所需实验操作的名称）；
（3）用适量稀硫酸溶解；
（4）最后经过 （填写所需实验操作的名称），获得Al2(SO4)3·18H2O晶体。
（1）第③步所得CuSO4·5H2O含有可溶性杂质Na2SO4。为了用重量法测定CuSO4·5H2O的纯度，选用BaCl2(aq)和其他必要的试剂，请列出必须测定的物理量 。
为了探究SO2与Na2O2的反应是否类似于CO2，甲同学设计了如图实验装置。
回答下列问题：
（1）制取SO2的合适试剂是 。
a．80%的H2SO4(aq) b．10%的H2SO4(aq)
c．Na2SO3(s) d．Na2SO3（aq）
（1）装置C中NaOH(aq)的作用是 。
（1）移开棉花，将带火星的木条放在C试管口，未见木条复燃。甲同学因此认为SO2与Na2O2的反应不同于CO2。请按甲同学的观点写出反应的化学方程式 。
（1）检验反应后B装置中生成物的方法是 。
（1）乙同学认为无论反应原理如何，最终都有O2产生。乙同学的理由是 。按照乙同学的观点，该装置还需作如下改进： 。（简要阐述，并指明必需的装置名称与试剂。）
对实验过程中出现的异常现象进行探究，是实施素质教育、培养创新精神的有效途经。
【实验1】用下图实验装置进行铜与浓硫酸的反应，实验中发现试管内除了产生白色硫酸铜固体外，在铜丝表面还有黑色固体甲生成，甲中可能含有黑色的CuO、CuS、Cu2S。查阅资料：CuS和Cu2S均为黑色固体，常温下都不溶于稀盐酸，在空气中煅烧，均转化为CuO和SO2。为了探究甲的成分，该小组同学在收集到足够量的固体甲后，进行了如下实验：
（1）上述实验装置除了有尾气吸收装置外，还有一个显著的优点是 。
（2）固体乙在空气中煅烧时，使用的实验仪器除了玻璃棒、三脚架、酒精灯外，还必须有 。
（3）确定乙是否煅烧完全的操作是 。
（4）煅烧过程中一定发生的化学反应方程式为 。
【实验2】某化学兴趣小组设计了如下实验装置（尾气吸收装置未画出），探究Cl2、Br2、Fe3+的氧化性强弱。
（5）根据下列实验操作和现象，填写实验结论。
| 实验操作 |
实验现象 |
结论 |
| 打开活塞a，向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸；然后关闭活塞a，点燃酒精灯。 |
D装置中：溶液变红 E装置中：水层溶液变黄， 振荡后，CCl4层无明显变化。 |
Cl2、Br2、Fe3+的氧化性由强到弱的顺序为： |
（6）因忙于观察和记录，没有及时停止反应，D、E中均发生了异常的变化：D装置中，红色慢慢褪去；E装置中，CCl4层先由无色变为橙色，后颜色逐渐加深，直至变成红色。
为探究上述实验现象的本质，小组同学查得资料如下：
| ⅰ．(SCN)2性质与卤素单质类似。氧化性：Cl2＞(SCN)2。 ⅱ．Cl2和Br2反应生成的BrCl呈红色，沸点约5℃，与水发生水解反应。 ⅲ．AgClO、AgBrO均可溶于水。 |
①请用平衡移动原理（结合化学用语）解释Cl2过量时D中溶液红色褪去的原因____ ；
请设计简单实验证明上述解释 。
②欲探究E中颜色变化的原因，设计实验如下：用分液漏斗分离出E的下层溶液，蒸馏、收集红色物质，取少量，加入AgNO3溶液，结果观察到仅有白色沉淀产生。请结合化学用语解释仅产生白色沉淀的原因 。
精制氯化钾在工业上可用于制备各种含钾的化合物。完成下列填空：
（1）工业氯化钾中含有Fe3+、SO42—、Br—等杂质离子，可按如下步骤进行精制，完成各步内容。
①溶解；②加入试剂至Fe3+、SO42—沉淀完全，煮沸；③_____________________；④加入盐酸调节pH；
⑤___________________（除Br—）；⑥蒸干灼烧。
步骤②中，依次加入的沉淀剂是NH3·H2O、________、________。
证明Fe3+已沉淀完全的操作是_________________________________________________。
（2）有人尝试用工业制纯碱原理来制备K2CO3。他向饱和KCl溶液中依次通入足量的______和______两种气体，充分反应后有白色晶体析出。将得到的白色晶体洗涤后灼烧，结果无任何固体残留，且产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。
写出生成白色晶体的化学方程式：___________________________________________。
分析该方法得不到K2CO3的原因可能是_______________________________________。
（3） 用氯化钾制备氢氧化钾的常用方法是离子交换膜电解法。氢氧化钾在_________极区产生。为了避免两极产物间发生副反应，位于电解槽中间的离子交换膜应阻止_______（填“阴”、“阳”或“所有”）离子通过。
（4）科学家最近开发了一种用氯化钾制氢氧化钾的方法。其反应可分为5步（若干步已合并，条件均省略）。请写出第⑤步反应的化学方程式。
第①、②步（合并）：2KCl + 4HNO3→ 2KNO3 + Cl2 + 2NO2 + 2H2O
第③、④步（合并）：4KNO3 + 2H2O → 4KOH + 4NO2 + O2
第⑤步：____________________________________________
总反应：4KCl + O2 + 2H2O → 4KOH + 2Cl2
与电解法相比，该方法的优势可能是______________。
无水氯化铝是有机化工常用催化剂，其外观为白色固体，178℃时升华，极易潮解，遇水后会发热并产生白雾。实验室用如下装置制备少量无水氯化铝，其反应原理为：2Al + 6HCl(g) → 2AlCl3 + 3H2。
完成下列填空：
（1）写出B处烧瓶中发生反应的化学方程式：_______________________________________。
（2）C中盛有的试剂为__________。进行实验时应先点燃_____（选填“B”或“D”）处酒精灯。
（3） 用粗短导管连接D、E的目的是_________（选填序号）。
a. 防堵塞 b. 防倒吸 c. 平衡气压 d. 冷凝回流
E瓶的作用是_______________________________________________________。
（4）F中盛有碱石灰，其目的是_________（选填序号）。
a. 吸收HCl b. 吸收Cl2 c. 吸收CO2 d. 吸收H2O
（5）①将D中固体改为市售氯化铝（AlCl3·6H2O）也能进行无水氯化铝的制备，此时通入HCl气体的目的是_____________________________________________。
②若实验条件控制不当，最终得到的物质是碱式氯化铝[化学式为Al2(OH)nCl(6-n)]，且质量是原市售氯化铝的40%，则可推算n的值为_______。
（6）有人建议将上述装置A、B中的试剂改为浓盐酸和二氧化锰，其余装置和试剂均不变，也能制备无水AlCl3。事实证明这样做比较危险，请简述理由 _________________________。
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