15．实验室里用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO₄•7H₂O），其过程如图1所示：

（1）画出铁的原子结构示意图，
（2）过程①中，FeS和O₂、H₂SO₄反应的化学方程式为4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S．
（3）过程③中，需要加入的物质名称是Fe（或铁）．过程④的实验操作蒸发结晶．
（4）过程⑥中，将溶液Z加热到70℃～80℃，目的是促进Fe³⁺的水解．
（5）8.34g FeSO₄•7H₂O样品在隔绝空气条件下受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如图2所示．下列说法中正确的是D
A．温度为78℃时固体物质M的化学式为FeSO₄•5H₂O
B．温度为159℃时固体物质N的化学式为FeSO₄•3H₂O
C．在隔绝空气条件下由N得到P的化学方程式为FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+SO₃↑
D．取适量380℃时所得的样品P，隔绝空气加热至650℃，得到一种固体物质Q，同时有两种无色气体生成，Q的化学式为Fe₂O₃
（6）实验室为测定所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验．①用分析天平称取样品2.700g；②将样品溶于足量盐酸后，加入足量的氯化钡溶液；③过滤、洗涤、干燥、称量，得固体质量为3.495g．若该聚铁主要成分为[Fe（OH）SO₄]_n，则该聚铁中铁元素的质量分数为31.1%．

14．硫酸铅广泛应用于制造蓄电池、白色颜料等．利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产硫酸铅的流程如下：
已知铅浮渣的主要成分是PbO、Pb，还含有少量Zn、CaO和其他不溶于硝酸的杂质．25℃时，K_sp（CaSO₄）=4.9×10^-5，K_sp（PbSO₄）=1.6×10^-8．
回答下列问题：
（1）已知步骤Ⅰ中还原产物只有NO，浸出液中的金属阳离子主要是Pb²⁺．分别写出PbO、Pb与硝酸反应的化学方程式PbO+2HNO₃=Pb（NO₃）₂+H₂O、3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O．
（2）若将步骤Ⅱ中的Pb²⁺完全转化成PbSO₄沉淀，则溶液中的c（SO₄^2-）至少为：1.6×10^-3mol/L．
（3）母液可循环用于步骤Ⅰ，其可利用的溶质主要是HNO₃（填化学式），若母液中残留的SO₄^2-过多，循环利用时可能出现的问题是浸出时部分Pb²⁺生成PbSO₄随浸出渣排出，降低PbSO₄的产率．
（4）步骤Ⅲ中需用Pb（NO₃）₂溶液多次洗涤滤渣，分离得产品PbSO₄．目的是除去CaSO₄，离子反应方程式CaSO₄+Pb²⁺=PbSO₄+Ca²⁺．
（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的PbSO₄分别转化为PbO₂和Pb，充电时阴极的电极反应式为PbSO₄+2e^-=Pb+SO₄^2-．

13．利用下图装置探究温度对氨气还原Fe₂O₃的影响（固定装置略）．

完成下列填空：
（1）实验时A中有大量紫红色的烟气，烟气的主要成份是NH₃、H₂、I₂、HI，在上图装置中，碱石灰的作用是吸收混合气体中的HI；
（2）装置B中，Zn会与I₂发生反应，其反应化学方程式Zn+I₂═ZnI₂
-；
（3）按上图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置C加热，反应产物均为黑色粉末  （纯净物），两组分别用各自的产物进行以下探究，完成下列填空：

步骤	操作	甲组现象	乙组现象
1	取黑色粉末加入稀盐酸	溶解，无气泡	溶解，有气泡
2	取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液	变红	无明显变化
3	向步骤2溶液中滴加新制氯水	红色先变深后褪去	先变红后也褪色

?乙组得到的黑色粉末是Fe；?步骤1甲组中反应的离子方程式为Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O；
（4）若装置C中反应后的固体是Fe₂O₃和FeO组成的混合物．为确定其组成，取样品7.84克，在加热   条件下通入足量的氨气，完全反应后，停止加热，Fe₂O₃和FeO都被还原为Fe，反应管中铁粉冷却后，称得质量为5.6克，则混合物中Fe₂O₃和FeO的物质的量之比为2：1．

12．某小组欲探究Cl₂的化学性质，设计以下反应实验Cl₂+KOH+KI→KIO_X+KCl+H₂O（未配平）
Ⅰ【实验方案】实验装置如图

A  MnO₂      B  饱和食盐水     C  KI、KOH混合溶液    D  AgNO₃溶液
E  NaOH溶液       F 浓盐酸
（1）仪器A的名称蒸馏烧瓶，制备时加入MnO₂应多余理论量，其原因是氯气过量有利于反应充分进行，装置A、B中氯气有残留
（2）当D装置中出现浑浊（或有白色沉淀） 时，停止加热．
Ⅱ【检验产物】
①精确取C中液体20.00mL（均匀）于锥形瓶中，加入KI（过量）和足量稀硫酸
②向上述锥形瓶中滴加淀粉指示剂，溶液变蓝，用0.5000mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定至蓝色刚好褪去，耗Na₂S₂O₃溶液25.20mL．
已知：原C中KI的浓度为0.1000mol/L；I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-
（1）写出①的离子反应方程式（2x-1）I^-+IO_X^-+2xH⁺=xI₂+xH₂O
（2）计算，x=3.15，其与理论值相比偏高（高或低），主要原因是C中有残余氯气，会氧化KI生成I₂
（3）若想修正此误差，可采取的方法是加热煮沸所取的20.00mL液体，赶走溶在其中的氯气
Ⅲ【探究反思】
同学甲提出反应历程猜想
①Cl₂先和 I^-反应生成I₂，I₂再和Cl₂反应生成 IO_X^-
②Cl₂先和 OH^-反应生成 ClO^-，ClO^-氧化I^-直接生成IO_X^-
（1）甲同学在KI、KOH混合溶液中加入淀粉指示剂，滴入一滴新制氯水后，溶液迅速变蓝，他认为此现象可证实猜想①
（2）甲同学想测滴入氯水后用pH试纸测溶液pH，从pH变化以进一步证实猜想．乙同学认为应用pH计实验．pH试纸不宜使用的原因是溶液为蓝色，影响pH试纸颜色观察
（3）不断加入氯水，由pH计测得数据作图如下，请分别写出图象对应的猜想．

11．铁及其化合物在生产和生活中有广泛的应用．
Ⅰ、高铁酸钠（Na₂FeO₄）是一种新型净水剂，工业上制备高铁酸钠的方法之一的反应原理为：Fe（OH）₃+NaClO+NaOH→Na₂FeO₄+X+H₂O，则X的化学式NaCl，反应中被氧化的物质是Fe（OH）₃（写化学式）．
Ⅱ、铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆．工业制硫酸产生的硫酸渣中主要含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，用硫酸渣制备铁红（Fe₂O₃）的过程如下：

已知：①

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
开始沉淀pH	2.7	3.8	7.6	9.4
完全沉淀pH	3.2	5.2	9.7	12.4

②FeS₂是一种黄色难溶于水的固体．
（1）酸溶过程中Fe₂O₃与稀硫酸反应的化学方程式为Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄） ₃+3H₂O；“滤渣A”主要成份的化学式为SiO₂．
（2）还原过程中加入FeS₂的目的是将溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺，而本身被氧化为H₂SO₄，写出该反应的离子方程式：FeS₂+14 Fe³⁺+8 H₂O=15Fe²⁺+2 SO₄^2-+16 H⁺．
（3）为了确保铁红的质量和纯度，氧化过程中加NaOH调节溶液的pH的范围是3.2～3.8；如果加NaOH调节溶液的pH=a，则滤液B中的c（Fe³⁺）=4×10^（4-3a）（25℃时，K_sp[Fe（OH）₃]=4×10^-38）
（4）滤液B中可以回收的物质有Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄．

10．Ⅰ．为证明Fe³⁺具有较强的氧化性，甲同学做了如下实验：将Cu片放入0.5mol/L Fe（NO₃）₃溶液中，观察到Cu片逐渐溶解，溶液由黄色变为蓝绿色，由此甲同学得到Fe³⁺具有较强氧化性的结论．
乙同学提出了不同的看法：“Fe（NO₃）₃溶液具有酸性，在此酸性条件下NO₃^-也能氧化Cu”，并设计实验进行探究．已知：

水解反应	平衡常数（K）
Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+	7.9×10-4
Fe2++2H2O?Fe（OH）2+2H+	3.2×10-10
Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+	3.2×10-7

请回答：（1）请利用所提供的试剂，帮助乙同学完成实验方案设计．
试剂：0.5mol/L Fe（NO₃）₃溶液、Cu片、精密pH试纸（0.5～5.0）、5mol/L硝酸钠溶液、0.5mol/L硝酸钠溶液、0.1mol/L稀盐酸、蒸馏水．
方案测定硝酸铁溶液的pH，再用硝酸钠溶液和稀盐酸配制成与硝酸铁溶液PH相同、硝酸根离子浓度相同的溶液，将铜片加入到该溶液中，观察二者是否反应．
（2）丙同学分别实施了甲、乙两位同学的实验方案，并在实验过程中用pH计监测溶液pH的变化，实验记录如下．

实验内容	实验现象
甲同学的实验方案	溶液逐渐变成蓝绿色，pH略有上升
乙同学的实验方案	无明显现象，pH没有明显变化．

①据实验现象写出发生反应的离子方程式：Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺．
②导致实验过程中溶液pH略有上升的可能原因是Fe³⁺变为Cu²⁺和Fe²⁺，水解能力下降．
③解释乙同学的实验现象在此酸性条件下NO₃^-不能氧化Cu．
（3）请你设计更简便可行的实验方案，帮助甲同学达到实验目的将铜片放入0.5mol/L氯化铁溶液中．
Ⅱ．聚合氯化铁铝（简称PAFC），其化学通式为[Fe_xAl_y（OH）_aCl_b•zH₂O]_m．某同学为测定其组成，进行如下实验：①准确称取4.505 0g样品，溶于水，加入足量的稀氨水，过滤，将滤渣灼烧至质量不再变化，得到2.330 0g固体．②另准确称取等质量样品溶于水，在溶液中加入适量Zn粉和稀硫酸，将Fe³⁺完全还原为Fe²⁺．用0.100 0mol•L^-1标准KMnO₄溶液滴定Fe²⁺，消耗标准溶液的体积为20.00mL．③另准确称取等质量样品，用硝酸溶解后，加入足量AgNO₃溶液，得到4.305 0g白色沉淀．（相对原子质量或式量：Fe-56  Al-27  Cl-35.5  O-16  H-1  Fe₂O₃-160  Al₂O₃-102  AgCl-143.5  H₂O-18）
（4）若滴定管在使用前未用KMnO₄标准溶液润洗，测得的Al³⁺含量将偏低（填“偏高”“偏低”或“不变”）．
（5）通过计算确定PAFC的化学式[FeAl₃（OH）₉Cl₃•3H₂O]_m或FeAl₃（OH）₉Cl₃•3H₂O（写出计算过程；不要求写出反应方程式；m为聚合度，不必求出）．

9．NiSO₄•6H₂O是一种绿色易溶于水的晶体，可由电镀废渣（除镍外，还含有铜、锌、铁等元素）为原料获得．操作步骤如下：

（1）向滤液Ⅰ中加入FeS是为了生成难溶于酸的硫化物沉淀而除去Cu²⁺、Zn²⁺等杂质，则除去Cu²⁺的离子方程式为：FeS+Cu²⁺=CuS+Fe²⁺
（2）对滤液Ⅱ的操作，请回答：
①往滤液Ⅱ中加入H₂O₂的离子方程式：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2 H₂O
②调滤液ⅡpH的目的是除去Fe³⁺，其原理是Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，检验Fe³⁺是否除尽的操作和现象是：用试管取少量滤液Ⅲ，滴加几滴KSCN溶液，若无颜色变化，则Fe³⁺已除净
（3）滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃过滤后得到NiCO₃固体，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，这两步操作的目的是增大NiSO₄的浓度，利于蒸发结晶（或富集NiSO₄）
（4）得到的NiSO₄溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作可得到NiSO₄•6H₂O晶体，请回答：
①为了提高产率，过滤后得到的母液要循环使用，则应该回流到流程中的d位置（填a、b、c、d）
②如果得到产品的纯度不够，则应该进行重结晶操作（填操作名称）
③理论上从100Kg 废渣（Ni元素含量为59%）中可回收NiSO₄•6H₂O的质量为227 Kg．（Ni的相对原子质量为59，NiSO₄•6H₂O相对分子质量为227）

8．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：
根据以上信息回答下列问题：
（1）该生产过程还可以与氯碱工业、硫酸工业生产相结合，工业生产硫酸的方法名称是接触法，现代氯碱工业的装置名称是离子交换膜电解槽．
（2）写出生产过程中XFeYHCl （填化学式）
（3）写出产生CuCl的化学方程式CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2 H₂SO₄．
（4）生产中为了提高CuCl产品的质量，采用抽滤或者减压过滤法快速过滤，析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的目的是减少产品CuCl的损失；生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是防止CuCl的水解．
（5）在CuCl的生成过程中理论上不需要补充SO₂气体，其理由是Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O反应中生成的CuSO₄和 SO₂为1：1，CuCl₂+CuSO₄+SO₂+2H₂O=2CuCl↓+2 H₂SO₄反应中消耗CuSO₄和SO₂也为1﹕1，所以理论上不需要补充SO₂气体．
（6）在CuCl的生成过程中除环境问题、安全问题外，还应该注意的关键问题是生产中应防止CuCl的氧化和见光分解．

7．CoCl₂•6H₂O是一种饲料营养强化剂．以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）制取CoCl₂•6H₂O的一种新工艺流程如图：

已知：
①钴与盐酸反应的化学方程式为：Co+2HCl=CoCl₂+H₂↑
②CoCl₂•6H₂O熔点86℃，易溶于水、乙醚等；常温下稳定无毒，加热至110～120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴．
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3
开始沉淀	2.3	7.5	7.6	3.4
完全沉淀	4.1	9.7	9.2	5.2

请回答下列问题：
（1）在上述新工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，其主要优点为减少有毒气体的排放，防止大气污染；防止产品中混有硝酸盐（写两点）．
（2）加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是5.2～7.6；pH调至a后过滤，再用试剂X将滤液的pH调节至2-3，则所用的试剂X为盐酸．
（3）操作Ⅰ包含3个基本实验操作，它们是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤．
（4）制得的CoCl₂•6H₂O需减压烘干的原因是降低烘干温度，防止产品分解．
（5）为测定产品中CoCl₂•6H₂O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO₃溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量．通过计算发现产品中CoCl₂•6H₂O的质量分数大于100%，其原因可能是样品中含有NaCl杂质，CoCl₂•6H₂O烘干时失去了部分结晶水（写出两个原因）．
（6）在实验室中，为了从上述产品中获得纯净的CoCl₂•6H₂O，常将制得的产品溶解于乙醚中，然后过滤、蒸馏（填实验操作）获得纯净的CoCl₂•6H₂O．

6．粉煤灰中含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等，某实验室对其进行处理的流程如图所示：

回答下列问题：
（1）第①步得到的“熟料”中可溶性的成分主要是NH₄Fe（SO₄）₂、NH₄Al（SO₄）₂等，写出生成NH₄Fe（SO₄）₂的化学方程式Fe₂O₃+4NH₄HSO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$2 NH₄Fe（SO₄）₂+2NH₃↑+3H₂O．在物质分类体系中，NH₄Fe（SO₄）₂、NH₄Al（SO₄）₂不属于d（填字母）．
a．硫酸盐         b．复盐        c．强电解质        d．共价化合物
（2）滤渣B的主要成分为SiO₂，其与NaOH溶液反应的离子方程式为SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．
（3）已知K_SP[Fe（OH）₃]=4×10^-38，K_SP[Al（OH）₃]=1×10^-33．为实现步骤③的实验目的，应使溶液中c（Fe³⁺）、c（Al³⁺）均小于或等于1×10^-9 mol•L^-1可认为完全沉淀，则溶液A至少应调节到pH=6；用NH₄HCO₃调节pH的实验原理为H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑（用离子方程式表示）．
（4）实验室进行第④步操作时，所需的仪器是酒精灯、石棉网、三脚架、玻璃棒、蒸发皿，得到的晶体主要成份是（NH₄）₂SO₄（填化学式）．第⑤步所加试剂D是NaOH溶液；第⑥步生成Al（OH）₃的离子方程式为[Al（OH）₄]^-+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．