高中化学常见气体制备原理及装置选择实验题

高锰酸钾是一种用途广泛的强氧化剂，实验室制备高锰酸钾所涉及的化学方程式如下：MnO₂熔融氧化：3MnO₂+ KClO₃+ 6KOH  3K₂MnO₄+ KCl+3H₂O ；
K₂MnO₄歧化：3K₂MnO₄+ 2CO₂＝2KMnO₄+ MnO₂↓+2K₂CO₃。
已知K₂MnO₄溶液显绿色。请回答下列问题：
（1）MnO₂熔融氧化应放在              中加热（填仪器编号）。
①烧杯      ②瓷坩埚     ③蒸发皿     ④铁坩埚
（2）在MnO₂熔融氧化所得产物的热浸取液中通入CO₂气体，使K₂MnO₄歧化的过程在如图装置中进行，A、B、C、D、E为旋塞，F、G为气囊，H为带套管的玻璃棒。

①为了能充分利用CO₂，装置中使用了两个气囊。当试管内依次加入块状碳酸钙和盐酸后，关闭旋塞B、E，微开旋塞A， 打开旋塞C、D，往热K₂MnO₄溶液中通入CO₂气体，未反应的CO₂被收集到气囊F中。待气囊F收集到较多气体时，关闭旋塞      ，打开旋塞      ，轻轻挤压气囊F，使CO₂气体缓缓地压入K₂MnO₄溶液中再次反应，未反应的CO₂气体又被收集在气囊G中。然后将气囊G中的气体挤压入气囊F中，如此反复，直至K₂MnO₄完全反应。
②检验K₂MnO₄歧化完全的实验操作是      。
（3）将三颈烧瓶中所得产物进行抽滤，将滤液倒入蒸发皿中，蒸发浓缩至      ，自然冷却结晶，抽滤，得到针状的高锰酸钾晶体。本实验应采用低温烘干的方法来干燥产品，原因是      。
（4）利用氧化还原滴定法进行高锰酸钾纯度分析，原理为：
2MnO₄^－+5C₂O₄^2－+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
现称取制得的高锰酸钾产品7.245g，配成500mL溶液，用移液管量取25.00 mL待测液，用0.1000 mol·L^－1草酸钠标准溶液液进行滴定，终点时消耗标准液体积为50.00mL（不考虑杂质的反应），则高锰酸钾产品的纯度为      （保留4位有效数字，已知M（KMnO₄）=158g·mol^－1）。若移液管用蒸馏水洗净后没有用待测液润洗或烘干，则测定结果将      。（填“偏大”、“偏小”、“不变”）

(14分)硼位于ⅢA族，三卤化硼是物质结构化学的研究热点，也是重要的化工原料。三氯化硼(BCl₃)可用于制取乙硼烷(B₂H₆)，也可作有机合成的催化剂。
查阅资料：①BCl₃的沸点为12.5 ℃，熔点为－107.3 ℃；②2B＋6HCl2BCl₃↑＋3H₂↑；③硼与铝的性质相似，也能与氢氧化钠溶液反应。
设计实验：某同学设计如图所示装置利用氯气和单质硼反应制备三氯化硼：

请回答下列问题：
（1）常温下，高锰酸钾固体粉末与浓盐酸发生的反应可替代A装置中的反应，而且不需要加热，两个反应的产物中锰的价态相同。写出高锰酸钾固体粉末与浓盐酸反应的离子方程式：       ________     。
（2）E装置的作用是              。如果拆去B装置，可能的后果是                         。
（3）实验中可以用一个盛装            (填试剂名称)的干燥管代替F和G装置，使实验更简便。
（4）三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H₃BO₃)和白雾，写出该反应的化学方程式：                ；
（5）为了顺利完成实验，正确的操作是       (填序号).
①先点燃A处酒精灯，后点燃D处酒精灯
②先点燃D处酒精灯，后点燃A处酒精灯
③同时点燃A、D处酒精灯
（6）请你补充完整下面的简易实验，以验证制得的产品中是否含有硼粉：取少量样品于试管中，滴加浓 （填化学式）溶液，若有气泡产生，则样品中含有硼粉；若无气泡产生，则样品中无硼粉。

某化学小组用下列装置制取收集纯净的氯气，并研究其性质。请回答下列问题。

（1）装置甲中仪器A的名称是________，丙中应装的溶液是       ，甲装置中发生反应的离子方程
式为              。制取收集纯净氯气的装置接口连接顺序是a→ …→g(补充完整）        。
（2）制备反应会因盐酸浓度下降而停止，为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：
I方案：与足量AgNO₃溶液反应，称量生成的AgCl质量。
Ⅱ方案：采用酸碱中和滴定法测定。
Ⅲ方案：与已知量CaCO₃（过量）反应，称量剩余的CaCO₃质量。
继而进行下列判断和实验：

①判定I方案不可行，理由是__________________；
②进行Ⅱ方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。
a．量取试样20.00mL于锥形瓶中，若锥形瓶中存有少量水，对实验结果是否有影响？   （填“是”或“无”）。用0.10 mol•L^-1 NaOH标准溶液滴定，消耗NaOH标准溶液的体积如右图所示 ，其读数为      mL.
b．平行滴定后获得实验结果
③判断Ⅲ方案的实验结果_______（填“偏大”、“偏小”或“准确”）。[已知：Ksp（CaCO₃）＝2.8×10^-9、Ksp（MnCO₃）＝2.3×10^-11
（3）某同学认为上述方案缺少尾气吸收装置，请在下面的方框中画出该装置并注明试剂。

Ⅰ、亚氯酸钠（NaClO₂）是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：
①NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO₂•3H₂O。
② 纯ClO₂易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10％以下安全。
③160 g/L NaOH溶液是指160g NaOH固体溶于水所得溶液的体积为1 L。
（1）160 g/L NaOH溶液的物质的量浓度为：                 （结果保留三位有效数字）
（2）发生器中鼓入空气的作用是：                                   。
（3）写出吸收装置内发生反应的化学方程式，并标出电子转移方向和数目：               ；吸收装置中的温度不能过高，其原因是：                         。
（4）从滤液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶体的实验操作依次是_____（选填序号）
a．蒸发结晶     b．蒸发浓缩      c．灼烧     d．过滤     e．冷却结晶
Ⅱ、在氯氧化法处理含CN^一的废水过程中，液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐（其毒性仅为氰化物的千分之一），氰酸盐再进一步被氧化为无毒物质。
（1）某厂废水中含KCN，其浓度为650 mg·L^-1。现用氯氧化法处理，发生如下反应：
KCN + 2KOH + Cl₂KOCN + 2KCl + H₂O 
再投入过量液氯，可将氰酸盐进一步氯化为氮气。请配平下列化学方程式：
____ KOCN + ____ KOH + ____Cl₂____ CO₂ + ____ N₂ + ____ KCl + ____H₂O
（2）实验室用MnO₂与浓HCl制取Cl₂, 在答卷上画出虚线框内制取Cl₂的装置图,并标出实验药品。

氯化亚铜（CuCl）常用作有机合成工业中的催化剂，是一种白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸；在空气中迅速被氧化成绿色；见光则分解，变成褐色；下图是工业上以制作印刷电路的废液（含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl－）生产CuCl的流程如下：
 
（1）工业生产硫酸的第一步反应如下，请配平该化学方程式并用单线桥法标注电子转移的方向和数目：
______FeS2+______O2 ______SO2+______Fe2O3
（2）写出生产过程中X__________ ，Y___________ （填化学式）。
（3）产生CuCl的化学方程式_______________________________________________。
（4）氯化亚铜的定量分析：
①称取样品0.25g 置于预先放入10mL过量的FeCl3溶液250mL的锥形瓶中，不断摇动；
②待样品溶解后，加水50mL，邻菲罗啉指示剂2滴；
③立即用0.10 mol•L-1硫酸铈Ce（SO4）2标准溶液滴至绿色出现为终点。如此再重复二次测得数据如下：
（已知：CuCl + FeCl3 ══CuCl2 + FeCl2      Fe2+ + Ce4+ ══ Fe3+ + Ce3+ ）

	1	2	3
0.25克样品消耗硫酸铈标准溶液的体积（mL）	23.85	24.35	23.95

④数据处理：计算得CuCl的纯度为__________。（平行实验结果相差不能超过0.3%）

硫代硫酸钠在工业生产中用途非常广泛。工业上生产Na₂S₂O₃•5H₂O的反应原理为：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，实验室可用如下装置（略去部分加持仪器）模拟生成过程。

Ⅰ．【查阅资料】
（1）硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)易溶于水，在中性或碱性环境中稳定，受热、遇酸易分解。
（2）Na₂S₂O₃·5H₂O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl₂溶液混合无沉淀生成。
Ⅱ．【制备产品】
（1）仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，若                                        ，则整个装置气密性良好。装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，其中的液体最好选择           。
a．酸性高锰酸钾溶液          b．饱和Na₂SO₃溶液
c．饱和NaHSO₃溶液            d．饱和Na₂CO₃溶液
（2）装置D的作用是检验装置C中SO₂的吸收效率，则D中试剂是________________，表明SO₂吸收效率低的实验现象是D中溶液________________________。
（3）将C中的混合液加热浓缩、_________、_______（填操作名称）、洗涤、烘干，得到产品。
（4）实验中多余的SO₂可以用氢氧化钠溶液吸收。已知常温下H₂SO₃的Ka₁＝1.3×10^-2、Ka₂＝6.6×10^-8），则亚硫酸氢钠溶液中各离子浓度由大到小的顺序为                                     ；向亚硫酸氢钠溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c(HSO₃^-)＝c(SO₃^2-)，则此时溶液呈        (填“酸性”、“碱性”或“中性”)。在pH＝4的H₂SO₃溶液，试计算溶液中=＝               。
Ⅲ．【测定产品纯度】
（5）为检验制得的产品的纯度，该实验小组称取5.0g的产品配制成250mL硫代硫酸钠溶液，并用间接碘量法标定该溶液的浓度：在锥形瓶中加入25mL 0．0lmol·L^-1 KIO₃溶液，并加入过量的KI并酸化，发生下列反应：5I^－+IO₃^－+6H⁺＝3I₂+3H₂O，再加入几滴淀粉溶液，立即用所配Na₂S₂O₃溶液滴定，发生反应：I₂+2S₂O₃^2－＝2I^－+S₄O₆^2－，当蓝色褪去半分钟不变色时到达滴定终点（假设杂质不参与反应）。实验数据如下表：
实验序号    1    2    3
Na₂S₂O₃溶液体积（mL）    19.98    20.02    21.18
则该产品的纯度是____     ，间接碘量法滴定过程中可能造成实验结果偏高的是____    。

A．滴定管末用Na2S2O3溶液润洗

B．滴定终点时俯视读数

C．锥形瓶用蒸馏水润洗

D．滴定管尖嘴处滴定前无气泡，滴定终点发现气泡

实验室利用废铜合金(含少量铁和铝)来制取硫酸铜晶体(CuSO₄·xH₂O)，方案如下：

金属离子生成氢氧化物沉淀的pH可参考下列数据：

	Fe^3^＋	Fe^2^＋	Cu^2^＋	Al^3^＋
开始沉淀时的pH	2.2	7.5	5.2	3.7。]
完全沉淀时的pH	3.2	9.0	6.7	4.7

请回答：
（1）写出加入混酸后，合金中铜溶解的离子方程式____________________。
（2）若溶解合金时加入的混酸由2 L 3 mol·L^－1硫酸和1 L 2 mol·L^－1硝酸混合而成，则反应后生成标准状况下的NO的体积最多为________L。
（3）加入H₂O₂的目的是________。
（4）为保证产品的纯度，M物质最好选用________(填字母)，调节pH的范围为________。
a．Cu(OH)₂  b．H₂SO₄
c．NH₃·H₂O  d．Na₂CO₃
（5）滤液D中加入硫酸的目的为_________________________________。
（6）从溶液E制得CuSO₄·xH₂O晶体所需要的步骤为________、________、过滤、干燥。
（7）要测定所得硫酸铜晶体CuSO₄·xH₂O中x的值，下列说法不正确的是________(填字母)。
a．称量操作至少要进行4次
b．需将坩埚放在石棉网上进行加热
c．加热后，将坩埚放在石棉网上冷却，会使所测x的值偏小

某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl₃，再用副产品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S。
【查阅资料】经查阅资料得知：无水FeCl₃在空气中易潮解，加热易升华。
【设计方案】学习小组设计了制备无水FeCl₃的实验方案，装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下：

①检验装置的气密性；②通入干燥的Cl₂，赶尽装置中的空气；③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；④……；⑤体系冷却后，停止通入Cl₂，并用干燥的N₂赶尽Cl₂，将收集器密封。
请回答下列问题：
（1）Fe元素的原子结构示意图为______________。FeCl₃是___________化合物（填“离子”或“共价”）。
（2）装置A中反应的化学方程式为______________。
（3）第③步加热后，生成的烟状FeCl₃大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端。要使沉积的FeCl₃进入收集器，第④步操作是____________。
（4）操作步骤中，为防止FeCl₃潮解所采取的措施有(填步骤序号)____________。
（5）装置B中冷水浴的作用为____________；装置C的名称为____________；装置D中FeCl₂全部反应后，因失去吸收Cl₂的作用而失效，写出检验FeCl₂是否失效的试剂K₃[Fe(CN)₆]是配位化合物，其配位数为___________，配体为__________。
（6）该组同学用装置D中的副产品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到单质硫；FeCl₃与H₂S反应的离子方程式为________________。

硅酸钠被国家列为“我国优先发展的精细化学品”和“今后我国无机化工产品发展重点”之一。下图是用海边的石英砂（含氯化钠、氧化铁等杂质）制备硅酸钠的工艺流程示意简图：

（1）要将洗出液中的溶质析出，采用的方法是           （填：“蒸发”、“降温”）结晶；蒸发时用到的硅酸盐仪器有              、             、           。
（2）上述流程中加入NaOH溶液，反应的离子方程式为               。
（3）用上述残渣中的氧化铁焊接铁轨，其铝热反应的化学方程式为（并在方程式中用“单线桥”标出电子转移方向和数目）                 。

苯甲酸是一种重要的化工原料。实验室合成苯甲酸的原理、有关数据及装置示意图如下:

草酸(H₂C₂O₄)为易溶于水的固体
某学习小组在实验室制备、分离、提纯苯甲酸,并测定所得样品的纯度，步骤如下：
一、制备苯甲酸
在三颈瓶中加人2.7mL甲苯、100mL水和2~3片碎瓷片，开动电动搅拌器，a中通入流动水，在石棉网上加热至沸腾，然后分批加入8.5g高锰酸钾，继续搅拌约4~5h，直到甲苯层几乎近于消失、回流液不再出现油珠，停止加热和搅拌，静置。
二、分离提纯
在反应混合物中加入一定量草酸充分反应，过滤、洗涤，将滤液放在冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化，苯甲酸全部析出后减压过滤，将沉淀物用少量冷水洗涤，挤压去水分后放在沸水浴上干燥，得到粗产品。
三、测定纯度
称取mg产品，配成100mL乙醇溶液，移取25.00mL溶液于锥形瓶，滴加2~3滴酚酞，然后用标准浓度KOH溶液滴定。
请回答下列问题:
（1）装置a的名称是____________,其作用为______________________。
（2）甲苯被高锰酸钾氧化的原理为:
,
请完成并配平该化学方程式。
（3）分离提纯过程中加人的草酸是一种二元弱酸,反应过程中有酸式盐和无色气体生成。加入草酸的作用是_______,请用离子方程式表示反应原理_________________________。
（4）产品减压过滤时用冷水洗涤的原因是________________________。
（5）选用下列__________操作,可以将粗产品进一步提纯。(选填字母)

A．溶于水后过滤

B．溶于乙醇后蒸馏

C．用甲苯萃取后分液

D．升华

（6）测定纯度步骤中,滴定终点溶液的颜色变化是______________。若m=1.200g,滴定时用去0.1200mol· L^－1标准KOH溶液20.00mL,则所得产品中苯甲酸的质量分数为_______________。

绿矾(FeSO₄·7H₂O)广泛用于工农业生产。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生成纯净绿矾的一种方法：

查询资料，得有关物质的数据如下表：

25℃时	pH值
饱和H2S溶液	3.9
SnS沉淀完全	1.6
FeS开始沉淀	3.0
FeS沉淀完全	5.5

（1）操作II中，通入硫化氢至饱和的目的是_________________________；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是_________________________；
（2）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其洗涤的目的是_________________________；用冰水的原因是_________________________；
（3）次氯酸盐在碱性条件下氧化硫酸亚铁可得高冷净水剂K₂FeO₄，离子方程式为_______________；
（4）25℃时，将FeSO₄·7H₂O样品溶于水配成FeSO₄溶液，该溶液中的Fe²⁺在空气中易被氧化成Fe³⁺，若向完全被氧化后的溶液中滴加NaOH溶液，当滴至溶液的pH=4时，溶液中的c(Fe³⁺)=________mol/L。[已知该温度下，Fe(OH)₃的Ksp=4.0×10^-38]
（5）将8.34gFeSO₄·7H₂O样品隔绝空气加热脱水，其热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示：
①在100℃时M的化学式为______________________；
②FeSO₄·7H₂O晶体中有______种不同结合力的水分子。

金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料，被誉为“未来金属”。以钛铁矿(主要成分钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如下。

请回答下列问题。
（1）钛酸亚铁（用R表示）与碳在高温下反应的化学方程式为2R+C===2Fe+2TiO₂+CO₂↑，钛酸亚铁的化学式为______；钛酸亚铁和浓H₂SO₄反应的产物之一是TiOSO₄，反应中无气体生成，该反应的化学方程式为_________。
（2）上述生产流程中加入铁屑的目的是___________。此时溶液中含有Fe^2＋、TiO^2＋和少量Mg^2＋等阳离子。常温下，其对应氢氧化物的K_sp如下表所示。

氢氧化物	Fe(OH)2	TiO(OH)2	Mg(OH)2
Ksp	8.0×10^－16	1.0×10^－29	1.8×10^－11

 
①常温下，若所得溶液中Mg^2＋的物质的量浓度为0.001 8 mol/L，当溶液的pH等于________时，Mg(OH)₂开始沉淀。
②若将含有Fe^2＋、TiO^2＋和Mg^2＋的溶液加水稀释，立即析出大量白色沉淀，该反应的离子方程式为____________。
（3）中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取TiCl₄的方程式为_______。Mg还原TiCl₄过程中必须在1070 K的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是_______。除去所得金属钛中少量的金属镁可用的试剂是______。
（4）在800～1 000 ℃时电解TiO₂也可制得海绵钛，装置如下图所示。

图中b是电源的________极，阴极的电极反应式为________。

金属钼（Mo）可以增强合金的某些机械性能和耐腐蚀性。下图是化工生产中制备金属钼的实验流程图（已知钼酸为难溶于水和酸的黄色晶体）：

（1）在灼烧钼矿时发生化学反应：2MoS₂+7O₂2MoO₃+4SO₂，该反应的还原剂是__________。当有1mol MoS₂反应时，还原剂失去电子的物质的量为______________。
（2）步骤①中，灼烧钼矿时，用于盛放固体的仪器的名称为______________。
（3）写出步骤②中发生反应的离子方程式______________________________。
（4）在步骤③中需要加入过量硝酸，检验硝酸过量的操作为_________________。
（5）某同学拟选用如下装置，用氢气还原三氧化钼，同时检验该反应的氧化产物，根据要求回答下列问题。

①若两次使用到C装置，则装置D中所盛的药品是___________（填试剂名称）。
②根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞后_________→_________→_________→_________（请按正确的顺序填入下列步骤的代号）。
a．收集气体并检验其纯度   b．停止加热，充分冷却
c．加热反应一段时间       d．关闭分液漏斗活塞，停止通氢气
（6）化学分析中，常用沉淀法测定金属的含量。若称取三氧化钼粗产品m g，用浓氨水溶解后，再滴加足量的硝酸使其完全转化为钼酸沉淀，此时消耗0.2 mol/L HNO₃溶液250mL ，则粗产品中三氧化钼的含量为        （请用含m的表达式表示）。

硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃•5H₂O）俗名“大苏打”，又称为“海波”，可用于照相业作定型剂，也可用于纸浆漂白作脱氧剂，它易溶于水，难溶于乙醇，加热、遇酸均易分解，工业上常用亚硫酸钠法、硫化碱法等制备，某实验模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠，其反应装置及所需试剂如图：

实验具体操作步骤为：
①开启分液漏斗，使硫酸慢慢滴下，适当调节分液漏斗的滴速，使反应产生的SO₂气体均匀的通入Na₂S和Na₂CO₃的混合溶液中，同时开启电动搅拌器搅动，水浴加热，微沸
②直至析出的浑浊不再消失，并控制溶液的PH接近7时，停止通入SO₂气体
③趁热过滤，将滤液加热浓缩，冷却析出Na₂S₂O₃•5H₂O
④在经过滤、洗涤、干燥．得到所需产品
（1）写出仪器A的名称              ，步骤④中洗涤时，为了减少产物的损失的试剂可以是       
（2）为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中不能让溶液PH＜7，请用离子方程式解释原因             
（3）最后得到的产品可能含有反应Na₂SO₄杂质，请设计实验检测产品中是否存在Na₂SO₄（已知BaS₂O₃不溶于水），简要说明实验操作．现象和结论             
（4）测定产品纯度
①准确称取1.00g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂用0.1000mol•L^﹣1碘的标准溶液滴定，反应原理为2S₂O₃^2﹣+I₂=S₄O₃^2﹣+2I^﹣，滴定起始和终点的滴定管液面位置如图则消耗碘的标准溶液体积为        mL，产品的纯度为        %

②若滴定时振荡不充分，刚看到溶液局部变色就停止滴定，则会使样品中Na₂S₂O₃•5H₂O的质量分数的测量结果________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
（5）Na₂S₂O₃常用于脱氧剂，在溶液易被Cl₂氧化SO₄^2﹣，该反应的离子方程式为         ．

(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。