(16分)水处理剂在生产生活中有重要的应用。
（1）聚合氯化铝晶体([Al2(OH)nCl6-n∙xH2O]m)是一种高效无机水处理剂，它的制备原理是通过调节增大A1C13溶液的pH，促进其水解而结晶析出。利用高岭土制备聚合氯化铝，其制备过程有如下两种途径：
说明：①高岭土的化学组成为：Al2O3、SiO2、Fe2O3及少量有机杂质和水分，
②高岭土在煅烧的过程中可除去有机杂质和水分。
①途径I和途径Ⅱ中最合理的是_________。
②途径I中加入铝粉最主要的目的是__________(选填序号字母)。
a．中和过量的盐酸 b．将Fe3+还原为Fe2+
c．除去溶液中的铁元素 d．制备生成聚合氯化铝所需要的AlCl3
③加入碳酸钙调节溶液pH至4.0～4.5的目的是_______________________。
④蒸发浓缩过程中生成Al2(OH)nCl6-n∙xH2O的化学反应方程式是_______。
（2）Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒，又能絮凝净水的水处理剂。电解法制备Na2FeO4的装置如右图所示：
请根据图示回答：电解过程的化学方程式为_________；电路中每通过0.6 mol电子在Ni电极上产生的气体在标况下的体积为_________；隔膜应选择__________(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。
某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O72－转化为Cr3＋。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4 ·4H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
（1）在25°C下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，作对比实验，完成以下实验设计表（表中不要留空格）。
| 实验编号 |
初始pH |
废水样品体积/mL |
草酸溶液体积/mL |
蒸馏水体积/mL |
| ① |
4 |
B= |
10 |
30 |
| ② |
5 |
60 |
10 |
d= |
| ③ |
a= |
60 |
c= |
20 |
测得实验①和②溶液中的Cr2O72－浓度随时间变化关系如图所示。
（2）上述反应后草酸被氧化为 （填化学式）；
（3）实验①和②的结果表明_______________________________；
（4）该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4 ·4H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：Fe2＋起催化作用；假设二： ；假设三： ；……
（5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。（除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。（溶液中Cr2O72－的浓度可用仪器测定）
| 实验方案（不要求写具体操作过程） |
预期实验结果和结论 |
| 取_______________________________代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验 |
反应进行相同时间后, 若溶液中的Cr2O72－浓度____________________________则假设一成立； 若溶液中的Cr2O72－浓度____________________________则假设一不成立； |
（6）铁明矾长期存放，其中的亚铁离子可能会变质。为测定铁明矾中亚铁离子的质量分数。取5.6g铁明矾晶体，将其配制为100ml的溶液，取出20ml置于锥形瓶中。用0.01mol/L的标准KMnO4溶液进行滴定（还原产物为Mn2+），平行做4组实验，得出如下表数值。
| 组数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
| 消耗V（KMnO4）/ml |
20.04 |
20.00 |
18.90 |
19.96 |
请计算铁明矾中亚铁离子的质量分数： 。若滴定结束后读数时仰视，测定结果 （填“偏大”“不影响”或“偏小”）
Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水。在中性或碱性环境中稳定。
I．制备Na2S2O3•5H2O 反应原理：Na2SO3（aq）+S（s）
Na2S2O3(aq)
实验步骤：
①称取15g Na2SO3加入圆底烧瓶中，再加入80ml蒸馏水。另取5g研细的硫粉，用3ml乙醇润湿，加入上述溶液中。
②安装实验装置（如图所示，部分加持装置略去），水浴加热，微沸60分钟。
③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出Na2S2O3•5H2O，经过滤，洗涤，干燥，得到产品。
回答问题：
（1）仪器a的名称是 ，其作用是 。
（2）产品中除了有未反应的Na2SO3外，最可能存在的无机杂质是 ，检验是否存在该杂质的方法是 。
（3）该实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子方程式表示其原因： 。
II.测定产品纯度
准确称取Wg产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.1000 mol•L‾1碘的标准溶液滴定，滴定至终点时，消耗标准溶液的体积为18.10 mL。
反应原理为：2S2O32‾+I2=S4O62-+2I‾
（4）滴定至终点时，溶液颜色的变化： 。
（5）产品的纯度为（设Na2S2O3•5H2O相对分子质量为M） 。
III.Na2S2O3的应用
（6）Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO42‾，常用作脱氧剂，该反应的离子方程式为 。
下图虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的所有气体产物，填写下列空白：
（1）写出木炭粉与浓硫酸反应的化学方程式 ；
（2）如果按装置中三部分仪器的连接顺序进行实验。
i.装置①出现 现象说明有 生成；
ii.装置②中前一瓶品红溶液褪色，说明有 生成；
iii.能检验出最后一种产物的现象是 ；
（3）如果将仪器的连接顺序变为①、③、②，则可以检出的物质是 ；不能确定的物质是 ；
（4）若将①、②、③装置拆除，替换装置④进行实验。
装置④中溶液颜色变浅绿色， 其反应的离子方程式是 ；
反应后往④中溶液加入氯化钡溶液，反应的离子方程式是 ；
（5）若④中的氯化铁溶液含有少量的亚铁离子，为检验少量亚铁离子的存在，可选用的试剂是 。
| A．KSCN溶液 | B．稀盐酸 | C．KMnO4溶液 | D．NaOH溶液 |
某同学设计实验证明铜与浓硫酸能发生反应，并检验生成气体的性质，如图所示，在试管里加入2mL浓硫酸，用带导管和一个小孔的胶管塞紧，从孔中插入一根铜丝，加热，把放出的气体依次通入品红溶液和石蕊溶液中。
请回答下列问题：
（1）写出铜与浓硫酸反应的化学方程式,标出电子转移的数目及方向： 。
（2）试管a、b分别检验生成气体的性质，写出观察到的现象及其作用。
试管a中的现象是 ，
作用是 。
试管b中的现象是 ，
作用是 。
（3）装置中浸碱棉团的作用是 。
（4）如图将铜丝改为可抽动的铜丝符合化学实验绿色化的原因是 。
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