在课堂上，老师演示了金属钠与CuSO4溶液反应的实验，同学们观察到该反应中生成了蓝色的Cu(OH)2沉淀而没有发现铜单质生成。但某同学想，会不会是因为生成的铜较少而被蓝色沉淀所覆盖从而没有被发现呢？于是他想课后到实验室继续研究，希望进一步用实验来验证自己的猜测是否正确。
(1)假如该同学是你，请你写一份实验用品单交给老师，要求老师提供必需的用品。
①实验探究的目的：_______________________________________。
②探究所依据的化学原理：________________________________________________。
③实验所需的用品：小刀、玻璃片、滤纸、____________和________；金属钠、____________和____________。
(2)该同学在探究实验中意外地发现生成的蓝色沉淀中混有少量的黑色难溶物，而所使用的药品均没有问题，你认为该黑色难溶物是____________(填化学式)，生成该黑色难溶物的原因是________________________________________________________________________。
钛铁矿的主要成分为FeTiO3（可表示为FeO·TiO2），含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料（钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4）的工业流程如下图所示：
已知：FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO3+4H++4Cl—= Fe2++ TiOCl42—+2H2O
（1）化合物FeTiO3中铁元素的化合价是_______。
（2）滤渣A的成分是_______。
（3）滤液B中TiOCl42－和水反应转化生成TiO2的离子方程式是_______。
（4）反应②中固体TiO2转化成（NH4）2Ti5O15 溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因_。
（5）反应③的化学方程式是。
（6）由滤液D制备LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是_______。
（7）若采用钛酸锂（Li4Ti5O12）和磷酸亚铁锂（LiFePO4）作电极组成电池，其工作原理为：
Li4Ti5O12 + 3LiFePO4
Li7Ti5O12 + 3FePO4 该电池充电时阳极反应式是：。
某废金属屑中主要成分为Cu、Fe、Al，还含有少量的铜锈[Cu2(OH)2CO3]、少量的铁锈和少量的氧化铝，用上述废金属屑制取胆矾(CuSO4·5H2O)、无水AlCl3和铁红的过程如下图所示：
请回答：
（1）在废金属屑粉末中加入试剂A，生成气体1的反应的离子方程式是________________________。
（2）溶液2中含有的金属阳离子是__________；气体2的成分是__________。
（3）溶液2转化为固体3的反应的离子方程式是__________________________________。
（4）利用固体2制取CuSO4溶液有多种方法。
①在固体2中加入浓H2SO4并加热，使固体2全部溶解得CuSO4溶液，反应的化学方程式是___________________________________________________________________。
②在固体2中加入稀H2SO4后，通入O2并加热，使固体2全部溶解得CuSO4溶液，反应的离子方程式是_________________________________________________________。
（5）溶液1转化为溶液4过程中，不在溶液1中直接加入试剂C，理由是_________________________
（6）直接加热AlCl3·6H2O不能得到无水AlCl3。SOCl2为无色液体，极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体。AlCl3·6H2O与SOCl2混合加热制取无水AlCl3，反应的化学方程式是_________________。
甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀，用如图所示装置进行实验(夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验)
实验操作和现象：
| 操作 |
现象 |
| 关闭弹簧夹，滴加一定量浓硫酸，加热 |
A中有白雾生成，铜片表面产生气泡 B中有气泡冒出，产生大量白色沉淀 C中产生白色沉淀，液面上方略显浅棕色并逐渐消失 |
| 打开弹簧夹，通入N2,停止加热，一段时间后关闭 |
无 |
| 从B、C中分别取少量白色沉淀，加稀盐酸 |
均未发现白色沉淀溶解 |
（1）A中反应的化学方程式是_________________。
（2）C中白色沉淀是__________________，该沉淀的生成表明SO2具有___________性。
（3）C中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是_____________________。
（4）分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因，甲认为是空气参与反应，乙认为是白雾参与反应。
①为证实各自的观点，在原实验基础上：
甲在原有操作之前增加一步操作，该操作是_____________；
乙在A、B间增加洗气瓶D，D中盛放的试剂是_____________。
②进行实验，B中现象：
| 甲 |
大量白色沉淀 |
| 乙 |
少量白色沉淀 |
检验白色沉淀，发现均不溶于稀盐酸。结合离子方程式解释实验现象异同的原因：__________。
（5）合并（4）中两同学的方案进行实验。B中无沉淀生成，而C中产生白色沉淀，由此得出的结论是_______________。
四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿（主要成分是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意图如下：
回答下列问题：
（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
2Fe3+ + Fe ="===" 3Fe2+
2 TiO2+（无色）+ Fe + 4H+="===" 2Ti3+（紫色）+ Fe2++2 H2O
Ti3+（紫色）+ Fe3++ H2O ====TiO2+（无色）+ Fe2++2H+
加入铁屑的作用是。
（2）在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在
范围。
（3）若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质，还可制得钛白粉。已知25°C时，Ksp[Fe(OH)3] =2.79×10-39，该温度下反应Fe(OH)3+3H+
Fe3++3H2O的平衡常数K= 。
（4）已知：TiO2(s)+2Cl2(g)====TiCl 4(l)+O2(g) ΔH＝+140kJ·mol－1
2C（s）+O2（g）
2CO（g） △H＝－221kJ·mol－1
写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl 4和CO气体的热化学方程式：。
（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是（只要求写出一项 ）。
（6）依据表格信息，要精制含少量SiCl 4杂质的TiCl 4，可采用方法。
| TiCl4 |
SiCl4 |
|
| 熔点/℃ |
-25.0 |
-68.8 |
| 沸点/℃ |
136.4 |
57.6 |
利用废铝箔(主要成分为Al、少量的Fe、Si等）既可制取有机合成催化剂AlBr3又可制取净水剂硫酸铝晶体。
I．实验室制取无色的无水AlBr3(熔点：97.5℃，沸点：263.3℃～265℃，在空气中AlBr3遇水蒸气易发生水解）可用如图所示装置，主要实验步骤如下：
步骤l．将铝箔剪碎，用CCl4浸泡片刻，干燥，然后投入到烧瓶6中。
步骤2．从导管口7导入氮气，同时打开导管口l和4排出空气，一段时间后关闭导管口7和1；导管口4接装有P2O5的干燥管。
步骤3．从滴液漏斗滴入一定量的液溴于烧瓶6中，并保证烧瓶6中铝过剩。
步骤4．加热烧瓶6，回流一定时间。
步骤5．将氮气的流动方向改为从导管口4到导管口l。将装有P2O5的干燥管与导管口1连接，将烧瓶6加热至270℃左右，使AlBr3蒸馏进入收集器2。
步骤6．蒸馏完毕时，在继续通入氮气的情况下，将收集器2从3处拆下，并立即封闭3处。
（1）步骤l中，铝箔用CCl4浸泡的目的是______________________________。
（2）步骤2操作中，通氮气的目的是______________________________。
（3）步骤3中，该实验要保证烧瓶中铝箔过剩，其目的是_______________________。
（4）步骤4依据何种现象判断可以停止回流操作_______________________________。
（5）步骤5需打开导管口l和4，并从4通入N2的目的是_______________________。
II．某课外小组的同学拟用废铝箔制取硫酸铝晶体，已知铝的物种类别与溶液pH关系如图所示，实验中可选用的试剂：处理过的铝箔；2.0mol·L-1NaOH溶液：2.0 mol·L-1硫酸
（6）由铝箔制备硫酸铝晶体的实验步骤依次为：
①称取一定质量的铝箔于烧杯中，分次加入2.0 mol•L-1NaOH溶液，加热至不再产生气泡为止。
②过滤
③_________________________________；
④过滤、洗涤沉淀；
⑤向沉淀中不断加入2.0mol·L-1硫酸，至恰好溶解；
⑥_______________；
⑦冷却结晶；
⑧过滤、洗涤、干燥。