高中化学物质检验实验方案的设计实验题

(12分)某实验小组用下图所示的装置制备一硝基甲苯（含邻硝基甲苯和对硝基甲苯）：

反应原理：

实验步骤：
①配制浓硫酸与浓硝酸（体积比按1:3）的混合物（即混酸）40 mL；
②在三颈瓶中加入15 mL甲苯；
③按图所示装好药品，并装好其他仪器；
④向三颈瓶里加入混酸，并不断搅拌（磁力搅拌器已略去）；
⑤控制温度约为50℃，反应大约l0min，三颈瓶有大量淡黄色油状液体出现；
⑥分离出一硝基甲苯。
可能用到的有关数据如下：

	密度/g·cm^-3	沸点/℃	溶解性
甲苯	0．866	110．6	不溶于水，易溶于硝基甲苯
产品1	1．286	237．7	不溶于水，易溶于液态烃
产品2	1．162	222	不溶于水，易溶于液态烃

请回答下列问题：
（1）配制40mL混酸的操作是                                                    。
（2）冷却水应该从冷凝管      （填“a”或“b”）处流入。
（3）如果加热一段时间后发现装置漏气，应该采取的正确操作是                                。
（4）分离产品的方案如下：

操作1的名称是                ；操作2必需的玻璃仪器共有     种。
（5）若最终得到产品1和产品2的总质量为17．42 g，则一硝基甲苯的总产率是         （保留到小数点后两位）。

现有一块铁碳合金，某化学兴趣小组为了测定合金中铁的质量分数，并探究浓硫酸的某些性质，设计了下图所示的实验装置进行实验（夹持仪器已省略），请你参与此项活动并回答相应的问题。

（1）以下有关合金的说法，正确的是               （填写字母）
A．铁碳合金的熔点高于纯铁和碳
B．铁碳合金的熔点介于纯铁和碳之间
C．铁碳合金的硬度大于纯铁 
D．其他条件相同时，铁碳合金的耐腐蚀性强于纯铁
（2）按图示连接好装置，检验气密性，加入药品，称量F的质量，将m g合金样品放入A中，再通过B加入过量的浓硫酸。未点燃酒精灯前，A中无明显现象，其原因是：               。
（3）点燃酒精灯，反应一段时间后，C、D中可观察到明显的现象。写出合金样品在A中反应的化学方程式_______           ，         _________。
（4）C中的现象是____________________，D中足量酸性KMnO₄溶液的作用是               。

硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na₂S₂O₃·5H₂O)。
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。
（3）向Na₂CO₃和Na₂S混合溶液中通入SO₂可制得Na₂S₂O₃（反应方程式为：2Na₂S＋Na₂CO₃＋4SO₂ ==3Na₂S₂O₃＋CO₂），所得产品常含有少量Na₂SO₃和Na₂SO₄。
Ⅱ.【制备产品】实验装置如图所示：

请回答下列问题:
（1）实验步骤：检查装置气密性后，向三颈瓶c中加入Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液，再将分液漏斗a中液体滴加到烧瓶b中加热发生反应产生SO₂，请写出b中发生反应的化学方程式______________________。待Na₂S和Na₂CO₃完全消耗后，结束反应。过滤c中的混合物，滤液经__________________(填写操作名称)、过滤、洗涤、干燥、得到产品。
（2）装置A用于处理尾气，可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填序号)。

（3）为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中通入的SO₂不能过量，原因是____________________     。
III.【测定产品纯度】
准确称取W g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.100 0 mol·L^－1碘的标准溶液滴定。反应原理为2S₂O₃^2-＋I₂===S₄O＋2I^－（忽略Na₂SO₃与I₂反应）
（4）滴定至终点时，溶液颜色的变化：_________________________________。
（5）滴定起始和终点的液面位置如图，则产品的纯度为(设Na₂S₂O₃·5H₂O相对分子质量为M)______________。

IV.【探究与反思】
（6）为验证产品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，该小组设计了以下实验方案，请将方案补充完整。(所需试剂从稀HNO₃、稀H₂SO₄、稀盐酸、蒸馏水中选择)
取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，___________________            _，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可确定产品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄。.

聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3－0.5n]_m，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等)制备聚铁和绿矾(FeSO₄·7H₂O)，过程如下：

（1）验证固体W焙烧后产生的气体含有SO₂的方法是                         。
（2）实验室制备、收集干燥的SO₂，所需仪器如下。装置A产生SO₂，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→________→________→________→________→f。装置A中发生反应的化学方程式为                                      。

（3）制备绿矾时，向溶液X中加入过量________，充分反应后，经过滤操作得到溶液Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。过滤所需的玻璃仪器有________________。
（4）欲测定溶液Y中Fe^2＋的浓度，需要用容量瓶配制KMnO₄标准溶液，用KMnO₄标准溶液滴定时应选用________滴定管(填“酸式”或“碱式”)。
（5）溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数。若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

某氯化铁与氯化亚铁的混合物。现要测定其中铁元素的质量分数，实验按以下步骤进行：

Ⅰ．请根据上面流程，回答以下问题：
（1）操作I所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还必须有________、________，（填仪器名称）。
（2）请写出加入溴水发生的离子反应方程式__________________。
（3）将沉淀物加热，冷却至室温，用天平称量其质量为b₁ g，再次加热并冷却至室温称量其质量为b₂ g，若b₁－b₂＝0．3g，则接下来还应进行的操作是____________；若蒸发皿质量是w₁ g，蒸发皿与加热后固体总质量是w₂ g，则样品中铁元素的质量分数是_____。
Ⅱ．有同学提出，还可以采用以下方法来测定：

（1）溶解样品改用了硫酸，而不在用盐酸，为什么？
__________________________。
（2）选择的还原剂是否能用铁__________（填“是”或“否”），原因是：__________。
（3）若滴定用掉c mol/L KMnO₄溶液b mL，则样品中铁元素的质量分数是____________。

Na₂O₂与水的反应实际是Na₂O₂ +2H₂O═2NaOH+H₂O₂，反应放出的热量使部分H₂O₂受热分解：2H₂O₂═2H₂O+O₂↑。为了测定某过氧化钠固体的纯度，今做如下实验：
①称取过氧化钠固体2.00g
②把这些过氧化钠固体放入气密性良好的气体发生装置中
③向过氧化钠中滴加水，用某一量筒排水集气，量筒内液面在112mL处恰好与水槽内液面相平
④将烧瓶中的液体转移到250mL的容量瓶中，洗涤并将洗涤液也转入容量瓶，然后加入蒸馏水，定容，使液面恰好与刻度相切
⑤取25.00mL容量瓶中的液体，放入锥形瓶中，用过量的稀硫酸酸化，然后用0.01mol/L的KMnO₄ 溶液去滴定,至终点时用去了24.20mLKMnO₄ 溶液（此时锰全部以Mn²⁺存在）
（1）有500mL、250mL、150mL的量筒备用，应选用量程为______的量筒
（2）该实验应选用______（填“酸式”或“碱式”）滴定管
（3）在步骤③测量气体体积时，必须待烧瓶和量筒内的气体都冷却到室温时进行，若此时量筒内的液面高于水槽中液面（如图），立即读数会使Na₂O₂的纯度______（填“偏高”“偏低”或“不变”）；应进行的操作是            。

（4）在步骤⑤中反应的离子方程式是______判定滴定达到终点的依据是            。
（5）该过氧化钠的纯度为______（用百分数表示，保留一位小数；实验中得到的气体体积均看作为标准状况下）。

如图1所示是实验室中制取气体的一种简易装置。

（1）请简述检验它的气密性的方法_______________________。
（2）利用如图1所示装置可以制取（填反应物状况及发生反应是否需要的条件）________________________气体。
某同学设计如图2所示装置，用粗铁粒与16.9%稀硝酸反应制取NO气体并探究产物中铁的价态。请回答有关问题。

（3）已知16.9%稀硝酸的密度为1.10g/cm³，则其物质的量浓度为____________（计算结果保留两位小数）。用若用63%的硝酸配制16.9%稀硝酸500mL，所需的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和            。
（4）当打开止水夹a、关闭止水夹b时，A装置的干燥管中观察到的现象是_______________________。B装置烧杯中液体的作用是__________________________________。当A装置中气体几乎无色时，打开止水夹b，关闭止水夹a，可用C装置收集NO气体。
（5）已知下列反应可以发生：Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，而A装置中的稀硝酸即使换成浓硝酸，也不能生成+6价的铁的化合物，其原因是________。
a．HNO₃的氧化性比KNO₃弱
b．反应的温度不够
c．HNO₃的热稳定性比KNO₃差
d．FeO₄^2－不能存在于酸性溶液中
（6）现有仪器和药品：试管和胶头滴管，0.1mol/LKSCN溶液、0.2mol/L酸性KMnO₄溶液、0.1mol/LKI溶液、氯水等。请你设计一个简单实验，探究A装置烧杯里完全反应后含铁可能的价态，填写下列实验报告：

实验步骤	操作	现象与结论
第一步	取少量液体装于试管，向试 管中滴入几滴KSCN溶液。
第二步		若溶液紫色褪去，则说明含有Fe^2+； 若无明显变化，则说明不含Fe^2+。

 

下面是某化学学习小组的同学进行研究性学习的过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务。
I．课本介绍了乙醇氧化的实验：把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰加热，待铜丝表面变黑后立即把它插入盛有约2 mL乙醇的试管里，反复操作几次。注意闻生成物的气味，并观察铜丝表面的变化。
（1）小赵同学用化学方法替代“闻生成物的气味”来说明生成物的出现，该化学方法中所另加的试剂及出现的主要现象是              （用所学的知识回答）。
（2）小赵同学在探究“闻生成物的气味”的替代方法时，偶然发现向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色。该同学为解释上述现象，提出三种猜想：
①溴与乙醛发生取代反应；
②                    ；
③由于醛基具有还原性，溴将乙醛氧化为乙酸。
为探究哪种猜想正确，小李同学提出了如下两种实验方案：
方案一：用pH试纸检测溴水褪色后溶液的酸碱性；
方案二：测定反应前溴水中Br₂的物质的量和反应后溶液中Br^— 的物质的量。
（3）方案一是否可行            （填“是”或“否”），理由是               。
（4）小李同学认为：假设测得反应前溴水中Br₂的物质的量为amol，若测得反应后n(Br^— )=          mol，则说明溴与乙醛发生取代反应。
（5）小吴同学设计如下实验方案：
①按物质的量之比为1：5配制KBrO₃—KBr溶液，加合适的适量的酸，完全反应并稀至1L，生成0.5molBr₂。
②取上述溶液10mL加入足量乙醛溶液，使之褪色，然后将所得溶液稀释为100mL，准确量取其中10mL。
③加入过量的AgNO₃溶液，过滤、洗涤、干燥后称量得到淡黄色固体0.188g。
试通过计算判断：溴与乙醛发生反应的化学方程式为              。
Ⅱ．小刘同学在查阅资料时得知，乙醛在氧化铜催化剂存在的条件下，可以被空气氧化成乙酸。依据此原理设计实验并在试管C中收集到少量乙酸溶液（如图所示：试管A中装有40％的乙醛水溶液、氧化铜粉末；试管C中装有适量蒸馏水；烧杯B中装有某液体）。已知在60℃～80℃时用双连打气球鼓入空气即可发生乙醛的氧化反应，连续鼓入十几次反应基本完全。有关物质的沸点见下表：

物质	乙醛	乙酸	甘油	乙二醇	水
沸点	20.8℃	117.9℃	290℃	197.2℃	100℃

请回答下列问题：
（1）试管A内在60℃～80℃时发生的主要反应的化学方程式为（注明反应条件）            。
（2）如图所示在实验的不同阶段，需要调整温度计在试管A内的位置，在实验开始时温度计水银球的位置应在       ；目的是        ；当试管A内的主要反应完成后温度计水银球的位置应在          ，目的是            。
（3）烧杯B内盛装的液体可以是         （写出一种即可，在题给物质中找）。

硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)俗称保险粉，可用于照相业作定影剂，也可用于纸浆漂白
作脱氯剂等。实验室可通过如下反应制取：2Na₂S＋Na₂CO₃＋4SO₂＝3Na₂S₂O₃＋CO₂。
（1）用图所示装置制取Na₂S₂O₃，其中NaOH溶液的作用是   。如将分液漏斗中的H₂SO₄改成浓盐酸，则三颈烧瓶内除Na₂S₂O₃生成外，还有     （填化学式）杂质生成。

（2）为测定所得保险粉样品中Na₂S₂O₃·5H₂O的质量分数，可用标准碘溶液进行滴定，反应方程式为2Na₂S₂O₃＋I₂＝2NaI＋Na₂S₄O₆。
①利用KIO₃、KI和HCl可配制标准碘溶液。写出配制时所发生反应的离子方程式：                     。
②准确称取一定质量的Na₂S₂O₃·5H₂O样品于锥形瓶中，加水溶解，并滴加   作指示剂，滴定终点的现象是                                              。
③若滴定时振荡不充分，刚看到溶液局部变色就停止滴定，则测量的Na₂S₂O₃·5H₂O的质量分数会   （填“偏高”、“偏低”或“不变”）。
（3）本实验对Na₂S的纯度要求较高，利用图所示的装置可将工业级的Na₂S提纯。已知Na₂S常温下微溶于酒精，加热时溶解度迅速增大，杂质不溶于酒精。提纯步骤依次为：

①将已称量好的工业Na₂S放入圆底烧瓶中，并加入一定质量的酒精和少量水；
②按图所示装配所需仪器，向冷凝管中通入冷却水，水浴加热；
③待烧瓶中固体不再减少时，停止加热，将烧瓶取下；
④趁热过滤；
⑤                                  ；
⑥将所得固体洗涤、干燥，得到Na₂S·9H₂O晶体。

CoCl₂•6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co(OH)₃，还含有少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂•6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等，还原性Fe^2＋>Cl^－>Co²⁺；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl₂•6H₂O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。
回答下列问题：
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式                             。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式                       ；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式                        。
（3）“加Na₂CO₃调pH至a”，过滤所得到的沉淀成分为           、             。
（4）“操作1”中包含的基本实验操作，它们依次是         和过滤、减压烘干。
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是              ；其使用的最佳pH范围是                 。．

A．2.0～2.5       B．3.0～3.5
C．4.0～4.5        D．5.0～5.5

硝基苯是重要的精细化工原料,是医药和染料的中间体，还可做有机溶剂。制备硝基苯的过程如下：①配制混酸：组装如下图反应装置。

取100 mL烧杯，用20 mL浓硫酸与浓硝酸18 mL配制混和酸，加入漏斗中。把18 mL苯加入三颈烧瓶中。
②向室温下的苯中逐滴加入混酸，边滴边搅拌，混和均匀。
③在50-60℃下发生反应，直至反应结束。
④除去混和酸后，粗产品依次用蒸馏水和10%Na₂CO₃溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品。
已知（1）

（2）可能用到的有关数据列表如下

物质	熔点/℃	沸点/℃	密度(20 ℃) / g·cm^-3	溶解性
苯	5.5	80	0.88	微溶于水
硝基苯	5.7	210.9	1.205	难溶于水
1,3-二硝基苯	89	301	1.57	微溶于水
浓硝酸		83	1.4	易溶于水
浓硫酸		338	1.84	易溶于水

 
请回答下列问题：
（1）配置混酸应先在烧杯中先加入                 。
（2）恒压滴液漏斗的优点是                                   。
（3）实验装置中长玻璃管可用         代替（填仪器名称）。
（4）反应结束后产品在液体的       层（填“上”或者“下”），分离混酸和产品的操作方法为           。
（5）用10%Na₂CO₃溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤时，怎样验证液体已洗净?                         。
（6）为了得到更纯净的硝基苯，还须先向液体中加入       除去水，然后蒸馏，

由软锰矿制备高锰酸钾的主要反应如下：
熔融氧化    3MnO₂+KClO₃+6KOH3K₂MnO₄+KCl+3H₂O
加酸歧化    3K₂MnO₄+2CO₂2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃
已知相关物质的溶解度（20℃）

物质	K2CO3	KHCO3	K2SO4	KMnO4
溶解度g/100g	111	33.7	11.1	6.34

完成下列填空：
（1）在实验室进行“熔融氧化”操作时，应选用铁棒、坩埚钳和       。（填序号）
a．表面皿       b．蒸发皿       c．铁坩埚       d．泥三角
加酸时不宜用硫酸的原因是：                ；不宜用盐酸的原因是(       )    
（2）K₂MnO₄的转化2K₂MnO₄+2H₂O2KMnO₄+2KOH+H₂↑。与原方法相比，电解法的优势为       。
（3）草酸钠滴定法测定高锰酸钾的质量分数步骤如下：
已知 涉及到的反应：Na₂C₂O₄+ H₂SO₄→H₂C₂O₄(草酸)+Na₂SO₄
5H₂C₂O₄+ 2MnO₄^—+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+ 8H₂O
Ⅰ 称取0.80 g的高锰酸钾产品，配成50 mL溶液。
Ⅱ 称取0.2014 gNa₂C₂O₄，置于锥形瓶中，加入蒸馏水使其溶解，再加入少量硫酸酸化。
Ⅲ 将瓶中溶液加热到75～80 ℃，趁热用Ⅰ中配制的高锰酸钾溶液滴定至终点。消耗高锰酸钾溶液8.48mL，则样品中高锰酸钾的质量分数为                   （保留3位小数）。达到滴定终点的标志是                            。
（4）加热温度大于90℃，部分草酸发生分解，会导致测得产品纯度        。（填“偏高”、“偏低”或“无影响”） 
（5）将一定量高锰酸钾溶液与酸化的草酸钠溶液混合，测得反应溶液中Mn²⁺的浓度随反应时间t的变化如图，

其原因可能为                   。

（1）某学生用标准盐酸滴定待测的NaOH溶液，根据3次实验分别记录有关数据如下表：

滴定次数	待测NaOH溶液的体积/mL	0.100 0 mol·L－1盐酸的体积/mL
滴定前刻度	滴定后刻度	溶液体积/mL
第一次	25.00	0.00	26.11	26.11
第二次	25.00	1.56	30.30	28.74
第三次	25.00	0.22	26.31	26.09

则依据表中数据，该NaOH溶液的物质的量浓度为                 。
（2）实验室用标准盐酸溶液测定某NaOH溶液的浓度。用甲基橙作指示剂，下列操作可能使测定结果偏低的是__________。
A．酸式滴定管用蒸馏水洗涤后未用标准液清洗
B．开始实验时，酸式滴定管尖咀部份有气泡，在滴定过程中气泡消失
C．滴定过程中，锥形瓶内溶液颜色由黄色变为橙色，但又立即变为黄色，此时便停止滴定，记录读数
D．达到滴定终点时，仰视读数并记录
（3）准确量取25.00 mL酸性高锰酸钾溶液应用                      。（填仪器名称）
（4）莫尔法是一种沉淀滴定法，以K2CrO4为指示剂，用标准硝酸银溶液滴定待测液，进行测定溶液中Cl－的浓度。已知：

银盐 性质	AgCl	AgBr	Ag2CrO4
颜色	白	浅黄	砖红

滴定终点的现象是                                                      。终点现象对应的离子反应方程式为                                                    。
（5）为了测定产品中(NH4)2Cr2O7的含量，称取样品0.150 0 g，置于锥形瓶中，加50 mL水，再加入2 g KI(过量)及稍过量的稀硫酸溶液，摇匀，暗处放置10 min，然后加150 mL蒸馏水并加入3 mL 0.5%淀粉溶液，用0.100 0 mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3标准溶液30.00 mL，则上述产品中(NH4)2Cr2O7的纯度为               。(假定杂质不参加反应，已知：①Cr2O72－＋6I－＋14H＋＝2Cr3＋＋3I2＋7H2O， I2＋2S2O32－＝=2I－＋S4O62－
②(NH4)2Cr2O7的摩尔质量为252g/moL)。

(16分)氮化铝(AlN)陶瓷是一种类金刚石氮化物的新型无机非金属材料，最高可稳定到2200°C，导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。抗熔融金属侵蚀的能力强，是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。工业用氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al₄C₃、Al₂O₃、C等杂质。现要通过实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al₄C₃的质量分数(忽略NH₃在强碱性溶液中的溶解)。
（1）实验原理
①已知Al₄C₃与硫酸反应可生成CH₄，则该反应的离子方程式是______________。
②AlN溶于强酸生成铵盐，溶于氢氧化钠溶液生成氨气，请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式___________。
（2）实验装置(如下图所示)

（3）实验过程
①连接实验装置，检验装置的气密性。称得D装置的质量为yg，滴定管的读数为amL。
②称取xgAlN样品置于锥形瓶中；塞好胶塞，关闭活塞K₂、K₃，打开活塞K₁，通过分液漏斗加入过量____(填化学式)，与锥形瓶内物质充分反应。
③待反应进行完全后，关闭活塞K₁，打开活塞K₃，通过分液漏斗加入过量  _______(填化学式)，与锥形瓶内物质充分反应。
④打开K₂，通过打气装置通入空气一段时间。
⑤记录滴定管的读数为bmL，称得D装置的质量为zg。
（4）数据处理与问答
①在上述装置中，设置活塞K₂的目的是__________。
②若读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，则所测气体的体积_________(填“偏大”，“偏小”或“无影响”)。
③Al₄C₃的质量分数为 ____，AlN的质量分数为_______。

为保护环境，节约资源，某研究性学习小组探究用易拽罐制取明矾[KAl（SO₄）₂·12H₂O]。
查阅资料得知：明矾溶于水，不溶于乙醇：易拉罐主要成分为铝，另含有镁、铁等。
实验步骤如下：
步骤1、将易拉罐剪开，裁成铝片。用砂纸磨去表面的油漆，颜料及透明塑胶内衬：
步骤2、制备NaAlO₂
称量1 g上述处理过的铝片，切碎，分数次放入盛有40mL5% NaOH溶液的烧杯中：将烧杯置于热水浴中加热。反应完毕后，溶液呈灰黑色浑浊，趁热过滤。
步骤3、氢氧化铝的生成和洗涤
在所得滤液中滴加3mol·L^-1H₂SO₄溶液，用pH试纸检验，调节pH至8~9为止：此时溶液中生成大量的白色氢氧化铝沉淀，过滤，并用热蒸馏水多次洗涤沉淀
步骤4、明矾的制备
将过滤后所得氢氧化铝沉淀转入蒸发皿中，加10 mL 9mol/L H₂SO₄，再加15 mL水，小火加热使其溶解，加入4g硫酸钾继续加热至溶解，将所得溶液在空气中自然冷却，待结晶完全后，过滤，用无水酒精洗涤晶体两次；将晶体用滤纸吸干，制得明矾。
回答以下问题：
（1）步骤2中铝片溶于烧碱的反应建议在通风橱中进行，用热水浴加热，避免明火，原因是      ；过滤后，滤渣的主要成分是          。
（2）步骤3中，若调节pH过低，导致的结果是            ；洗涤氢氧化铝沉淀的方法是        。
（3）步骤4中用到的主要仪器是：铁架台（带铁圈），蒸发皿、量筒、漏斗、烧杯、酒精灯和  ；加入硫酸钾后制取明矾的化学反应方程式是               。
（4）不用水而用无水酒精洗涤明矾晶体的原因是                 。
（5）实验验证明矾晶体中含有SO₄^2—离子的方法是             。
（6）该实验制得明矾15.8 g，则称取的1 g铝片中铝元素含量不低于               %。