某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸反应,设计了图1、图2所示装置进行实验。
图1 图2
(1)比较两实验装置,图2装置的优点是:
①能更好地吸收有毒气体SO2,防止其污染环境;
② 。
(2)导气管e有两个主要作用:一是在反应过程中,因导管插入液面下,可起到“液封”作用阻止SO2气体逸出而污染环境;二是 。
(3)能说明有SO2气体产生的实验现象是 。
(4)反应一段时间后,用滴管吸取A试管中的溶液滴入适量水中为试样,试样中所含金属离子的成分有以下三种可能:
Ⅰ:只含有Fe3+;Ⅱ:只含有Fe2+;Ⅲ:既有Fe3+又有Fe2+。
为验证Ⅱ、Ⅲ的可能性,选用如下试剂,填写下列空格:
| A．稀HCl溶液 | B．稀H2SO4溶液 | C．KSCN溶液 | D．KMnO4溶液 |
E.NaOH溶液 F.淀粉KI溶液 G.H2O2溶液
验证Ⅱ:取试样,先滴加少量的 (填试剂序号,下同),振荡,再滴加少量的 ,根据溶液颜色的变化可确定假设Ⅱ是否正确。反应的离子方程式是 ,Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3。
验证Ⅲ:步骤1.取试样,滴加少量的 (填试剂序号),溶液的颜色变 色,则试样中含有Fe3+。
步骤2.再取适量的试样滴加到少量的 (填试剂序号),观察到的现象为 ,则试样中含有Fe2+。
污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。
请回答下列问题：
（1）上述流程中多次涉及到过滤操作，下图表示的过滤操作中的一处错误是_______；过滤后的沉淀需要洗涤，则实验室进行沉淀洗涤的操作是 。
（2）用MnCO3能除去溶液中的Al3＋和Fe3＋，检验滤液中不存在Fe3＋的实验操作是_____________。
（3）已知Ksp(CuS)＝8.4×10－45，Ksp(NiS)＝1.4×10－24；在除铜镍的过程中，当Ni2＋恰好完全沉淀(此时溶液中c(Ni2＋)＝1.0×10－5mol/L)，溶液中Cu2＋的浓度是 mol/L。
（4）工业上采用电解K2MnO4水溶液的方法来生产KMnO4，其中隋性电极作阳极，铁作阴极，请写出阴极的电极反应式 。
（5）下列各组试剂中，不能准确测定一定体积燃煤尾气中SO2含量的是__________。(填编号)
a.NaOH溶液、酚酞试液 b.稀H2SO4酸化的KMnO4溶液
c.碘水、淀粉溶液 d.氨水、酚酞试液
（6）除杂后得到的MnSO4溶液可以通过 (填操作名称)。高锰酸钾与硫酸锰反应制备MnO2的离子方程式为_____________。
草酸(H2C2O4)是一种二元弱酸，部分性质如下：能溶于水，易溶于乙醇；大约在175℃升华(175℃以上分解生成H2O、CO2和CO)；H2C2O4＋Ca(OH)2＝CaC2O4↓＋2H2O。现用H2C2O4进行如下实验：
(一)探究草酸的不稳定性
通过如图实验装置验证草酸受热分解产物中的CO2和CO，A、B、C中所加入的试剂分别是：
A、乙醇 B、 C、NaOH溶液。
（1）B中盛装的试剂 (填化学式)
（2）A中加入乙醇的目的是 。
(二)探究草酸的酸性
将0.01mol草酸晶体(H2C2O4·2H2O)加入到100ml 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反应，测得反应后溶液呈碱性，其原因是 (用离子方程式表示)。
(三)用酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应来探究影响化学反应速率的因素
I、实验前先用酸性KMnO4标准溶液滴定未知浓度的草酸
反应原理：MnO4－ ＋ H2C2O4＋ ＝ Mn2＋ ＋ CO2↑＋ H2O
（1）配平上述离子方程式。
（2）滴定时KMnO4溶液应盛装于 (填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
Ⅱ、探究影响化学反应速率的因素
| 实验 组别 |
c(H2C2O4) /(mol/L) |
V(H2C2O4) /ml |
c(KMnO4) /(mol/L) |
V(KMnO4) /ml |
c(H2SO4) /(mol/L) |
褪色所需时间 |
实验 目的 |
| 1 |
0.2 |
2 |
0.0025 |
4 |
0.12 |
6＇55＇＇ |
(a) |
| 0.2 |
2 |
0.005 |
4 |
0.12 |
5＇17＇＇ |
||
| 0.2 |
2 |
0.01 |
4 |
0.12 |
3＇20＇＇ |
||
| 0.2 |
2 |
0.02 |
4 |
0.12 |
9＇05＇＇ |
||
| 0.2 |
2 |
0.03 |
4 |
0.12 |
11＇33＇＇ |
||
| 0.2 |
2 |
0.04 |
4 |
0.12 |
14＇20＇＇ |
下表列出了在“探究影响化学反应速率的因素”实验中得出的部分实验数据：
请回答：
（1）实验目的(a)是 ；
（2）根据表中数据在坐标中画出反应褪色所需时间随KMnO4溶液浓度的变化关系图像；
（3）若要探究催化剂对该反应速率的影响应选择MnSO4而不选MnCl2作为催化剂，其原因是 。
净水剂液体聚合硫酸铝铁兼具铁盐和铝盐的双重絮凝特性，一般是以铁盐为主，铝盐为辅。现用的铝土矿（其主要成分是Al2O3，含有少量杂质Fe2O3和SiO2，其他杂质忽略不计）来制备该净水剂，其工艺流程如下：
（1）H2SO4浓度的适宜范围是45%～50%，反应的适宜温度是100℃，其目的是： ；Al2O3与H2SO4反应的化学反应方程式是__________。
（2）操作I为：冷却静置、 、洗涤，所得到的溶液I中的金属阳离子有_______（填化学式）。
（3）溶液I中加入绿矾（FeSO4·7H2O）和双氧水的目的是： ，涉及的反应离子方程式为 _ _。
（4）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，请在答题卡中完成钢材镀铝的装置示意图，并作相应标注。
研究性学习小组利用下列有关装置进行探究实验，回答相关问题。
（1）写出A中的反应化学方程式 。
（2）实验时，旋开装置A中分液漏斗的旋塞，发现液体流出缓慢，最终停止，其可能的原因是 。
（3）装置B中的溶液出现浑浊，该实验证明SO2具有 性 。
（4）实验后，测定装置C中溶液呈碱性。溶液为什么呈碱性呢？大家有不同意见：
①是生成的Na2SO3水解；
②是氢氧化钠剩余。
请设计实验方案证明哪种意见成立。
选用下列试剂进行实验：Na2SO3溶液、酚酞溶液、氯水、BaCl2溶液、稀硫酸
| 实验步骤 |
实验操作 |
预期现象与结论 |
（5）另一小组利用装置D进行实验：用注射器向装置D共注入v mL实验室含SO2的空气，当溶液刚好褪色，停止实验。
该小组的实验目的是 。
下面是利用工业冶炼硫酸铜(含有Fe2+、AsO2-、Ca2+等杂质)提纯制备电镀硫酸铜的生产流程。
已知：①Fe3+ Cu2+开始沉淀的pH分别2．7、5．4，完全沉淀的pH分别为3．7、6．4；
②KSP[(Cu(OH)2]＝2×10-20
（1）溶解操作中需要配制含铜64g/L的硫酸铜溶液100L，需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为 kg。
（2）氧化步骤中发生的离子反应方程式为① 。
②AsO2— + H2O2+ H+＝H3AsO4 ③ H3AsO4+ Fe3+＝FeAsO4↓+ 3H+
（3）若要检验调节pH后溶液的Fe3+是否除尽，方法是 ；氧化后需要将溶液进行稀释，稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过 mol·L-1。
（4）固体I的主要成分除 FeAsO4外还有 ，操作Ｉ为______________。
（5）利用以上电镀级硫酸铜作为电解质溶液，电解粗铜（含铁、银杂质）制备纯铜，写出阳极发生的电极反应方程式 。