Ⅰ：某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题。(1)-优题课

碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：
（1）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加 $M n O_{2}$ 和 $H_{2} S O_{4}$ ，即可得到 $I_{2}$ ，该反应的还原产物为。
（2）上述浓缩液中含有 $I^{-}$ 、 $C l^{-}$ 等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加 $A g N O_{3}$ 溶液，当 $A g C l$ 开始沉淀时，溶液中 $\frac{c (I^{-})}{c (C l^{-})}$ 为：，已知 $K s p (A g C l)$ =1.8×10^-10， $K s p (A g I)$ =8.5×10^-17。
（3）已知反应 $2 H I (g) = H_{2} (g) + I_{2} (g)$ 的 $△ H = + 11 K J / m o l$ ，1 $m o l H_{2} (g)$ 、1 $m o l I_{2} (g)$ 分子中化学键断裂时分别需要吸收436 $K J$ 、151 $K J$ 的能量，则1 $m o l H I (g)$ 分子中化学键断裂时需吸收的能量为 $K J$ 。
（4） $B o d e n s t e i n s$ 研究了下列反应： $2 H I (g)$ $H_{2} (g) + I_{2} (g)$

在716 $K$ 时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数 $x (H I)$ 与反应时间 $t$ 的关系如下表：

$t / m i n$	0	20	40	60	80	120
$x (H I)$	1	0.91	0.85	0.815	0.795	0.784
$x (H I)$	0	0.60	0.73	0.773	0.780	0.784

①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：。
②上述反应中，正反应速率为 $V$ _正= $K$ _正· $x^{2} (H I)$ ，逆反应速率为 $V$ _逆= $K$ _逆· $x (H_{2}) \cdot x (I_{2})$ ，其中 $K$ _正、 $K$ _逆为速率常数，则 $K$ _逆为(以 $K$ 和 $K$ _正表示)。若 $K$ _正 = 0.0027 $m i n^{- 1}$ ，在 $t$ =40 $m i n$ 时， $V$ _正= $m i n^{- 1}$

③由上述实验数据计算得到 $V$ _正~ $x (H I)$ 和 $V$ _逆~ $x (H_{2})$ 的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为（填字母）

苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：

相关化合物的物理常数

物质	相对分子质量	密度（ $g / c m^{- 3}$ ）	沸点/℃
异丙苯	120	0.8640	153
丙酮	58	0.7898	56.5
苯酚	94	1.0722	182

回答下列问题：
（1）在反应器 $A$ 中通入的 $X$ 是。
（2）反应①和②分别在装置和中进行（填装置符号）。
（3）在分解釜 $C$ 中加入的 $Y$ 为少置浓硫酸，其作用是，优点是用量少，缺点是。
（4）反应②为（填"放热"或"吸热"）反应。反应温度控制在50-60℃，温度过高的安全隐患是。
（5）中和釜D中加入的Z最适宜的是（填编号。已知苯酚是一种弱酸）。
a. $N a O H$ b. $C a C O_{3}$ c. $N a H C O$ d. $C a O$

（6）蒸馏塔 $F$ 中的馏出物 $T$ 和 $P$ 分别为和，判断的依据是。
（7）用该方法合成苯酚和丙酮的优点是。

酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉， $M n O_{2}$ ， $Z n C l_{2}$ 和 $N H_{4} C l$ 等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生 $M n O O H$ ，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：
溶解度/（ $g$ /100 $g$ 水）

化合物	$Z n (O H)_{2}$	$F e (O H)_{2}$	$F e (O H)_{3}$
$K s p$ 近似值	10^-17	10^-17	10^-39

回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为，电池反应的离子方程式为
（2）维持电流强度为0.5 $A$ ，电池工作五分钟，理论上消耗 $Z n$ 。（已经 $F$ ＝96500 $C / m o l$ ）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有 $Z n C l_{2}$ 和 $N H_{4} C l$ ，二者可通过分离回收；滤渣的主要成分是 $M n O_{2}$ 、和，欲从中得到较纯的 $M n O_{2}$ ，最简便的方法是，其原理是。
（4）用废电池的锌皮制备 $Z n S O_{4} \cdot 7 H_{2} O$ 的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和 $H_{2} O_{2}$ 溶解，铁变为，加碱调节至 $p H$ 为时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10^{-5
$m o l / L$}时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至 $p H$ 为时，锌开始沉淀（假定 $Z n^{2 +}$ 浓度为0.1 $m o l / L$ ）。若上述过程不加 $H_{2} O_{2}$ 后果是，原因是。

$F e C l_{3}$ 具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比 $F e C l_{3}$ 高效，且腐蚀性小。请回答下列问题：
（1） $F e C l_{3}$ 净水的原理是。 $F e C l_{3}$ 溶液腐蚀钢铁设备，除 $H^{+}$ 作用外，另一主要原因是（用离子方程式表示）。
（2）为节约成本，工业上用 $N a C l O_{3}$ 氧化酸性 $F e C l_{2}$ 废液得到 $F e C l_{3}$ 。
①若酸性 $F e C l_{2}$ 废液中 $c (F e^{2 +})$ =2.0×10^-2 $m o l$ · $L^{- 1}$ , $c (F e^{3 +})$ =1.0×10^-3 $m o l$ · $L^{- 1}$ , $c (C l^{-})$ =5.3×10^-2 $m o l$ · $L^{- 1}$ ,则该溶液的 $P H$ 约为。
②完成 $N a C l O_{3}$ 氧化 $F e C l_{2}$ 的离子方程式： $C l O_{2}^{-}$ + $F e^{2 +}$ += $C l^{-}$ + $F e^{3 +}$ +

（3） $F e C l_{3}$ 在溶液中分三步水解：
$F e^{3 +}$ + $H_{2} O$ $F e (O H)^{2 +}$ + $H^{+}$ $K_{1}$

$F e (O H)^{2 +}$ + $H_{2} O$ $F e (O H)_{2}^{+}$ + $H^{+}$ $K_{2}$

$F e (O H)^{+}$ + $H_{2} O$ $F e (O H)_{3}$ + $H^{+}$ $K_{3}$

以上水解反应的平衡常数 $K_{1}$ 、 $K_{2}$ 、 $K_{3}$ 由大到小的顺序是。
通过控制条件，以上水解产物聚合，生成聚合氧化铁，离子方程式为： $x F e^{3 +}$ + $y H_{2} O$ ^{$F e_{x} (O H {)_{y}}^{(3 x - y) +} + y H^{+}$}
欲使平衡正向移动可采用的方法是（填序号）。
$a$ ．降温 $b$ ．加水稀释
$c$ ．加入NH₄Cl $d$ ．加入 $N a H C O_{3}$

室温下，使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是。
（4）天津某污水处理厂用氯化铁净化污水的结果如下图所示。由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以 $F e (m g$ · $L^{- 1})$ 表示]的最佳范围约为 $m g$ · $L^{- 1}$ 。

为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（铁主要以 $F e_{2} O_{3}$ 存在）转变成重要的化工原料 $F e S O_{4}$ （反应条件略）。

活化硫铁矿还原 $F e^{3 +}$ 的主要反应为： $F e S_{2} + 7 F e_{2} (S O_{4})_{3} + 8 H_{2} O = 15 F e S O_{4} + 8 H_{2} S O_{4}$ ，不考虑其他反应。请回答下列问题：
（1）第Ⅰ步 $H_{2} S O_{4}$ 与 $F e_{2} O_{3}$ 反应的离子方程式是。
（2）检验第Ⅱ步中 $F e^{3 +}$ 是否完全还原，应选择（填字母编号）。
A． $K M n O_{4}$ 溶液B． $K_{3} [F e (C N)_{6}]$ 溶液 C． $K S C N$ 溶液
（3）第Ⅲ步加 $F e C O_{3}$ 调溶液 $p H$ 到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空气使溶液 $p H$ 降到5.2，此时 $F e^{2 +}$ 不沉淀，滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液 $p H$ 降低的原因是。
（4） $F e S O_{4}$ 可转化为 $F e C O_{3}$ ， $F e C O_{3}$ 在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25℃，101 $k p a$ 时： $4 F e (s) + 3 O_{2} (g) = 2 F e_{2} O_{3} (s)$ $△ H = - 1648 K J / m o l$

$C (s) + O_{2} (g) = C O_{2} (g)$ $△ H = - 393 K J / m o l$

$2 F e (s) + 2 C (s) + 3 O_{2} = 2 F e C O_{3} (s)$ $△ H = - 1480 K J / m o l$

$F e C O_{3}$ 在空气中加热反应生成 $F e_{2} O_{3}$ 的热化学方程式是。
（5） $F e S O_{4}$ 在一定条件下可制得 $F e S_{2}$ (二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为 $4 L i + F e S_{2} = F e + 2 L i_{2} S$ ，正极反应式是。
（6）假如烧渣中的铁全部视为 $F e_{2} O_{3}$ ，其含量为50%。将 $a k g$ 质量分数为 $b$ %的硫酸加入到 $c k g$ 烧渣中浸取，铁的浸取率为96%，其他杂质浸出消耗的硫酸以及调 $p H$ 后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第Ⅲ步应加入 $F e_{2} O_{3}$ $k g$ 。