人教版 (2019)必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第三节 无机非金属材料课时训练

这是一份人教版 (2019)必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第三节 无机非金属材料课时训练，共13页。试卷主要包含了选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、选择题
1．化学与社会、科学、技术、环境密切相关。下列说法不正确的是
A．“血液透析”和“静电除尘”利用了胶体的不同性质
B．电解食盐水制取次氯酸钠喷洒房间能杀死新冠肺炎病毒
C．以高纯硅制成的光导纤维内窥镜可直接窥视有关器官部位的变化
D．SO2可用作漂白剂、防腐剂和抗氧化剂等，是一种食品添加剂
2．分类法是学习和研究化学的一种常用科学方法，下列分类合理的是
①纯碱、烧碱均属于碱
②碱性氧化物一定是金属氧化物
③由同种元素组成的物质一定是单质
④能与溶液反应生成和，故是酸性氧化物
A．①②B．②③C．②④D．①④
3．近日，清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片，成立了“芯片学院”。某小组拟在实验室制造硅，其流程如下图。
已知：。
下列说法中错误的是
A．点燃镁条引发反应的过程中，涉及两种晶体类型的变化
B．氛围是为了阻止被二次氧化和自燃
C．操作2为用去离子水洗涤并烘干
D．镁粉生成和的混合物，转移电子
4．化学是现代生产、生活与科技的中心学科之一，下列与化学有关的说法正确的是
A．“神舟十一号”飞船使用的半导体材料GaAs可用SiO2代替
B．羊毛织品水洗后会变形与氢键有关
C．我国力争2060年前实现碳中和，用脱硫煤代替原煤作燃料有利于实现碳中和
D．超分子内部分子之间通过共价键结合
5．5G芯片，意思是指可连接5G高速数据服务的芯片。2019年，高通芯片制造商发布其第二代可连接5G高速数据服务的芯片，将提高信息下载及联网速度。制造5G芯片的氮化铝属于
A．传统无机非金属材料B．新型无机非金属材料
C．新型塑料D．金属材料
6．下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A．钠具有还原性，液态钠可用作核反应堆的传热介质
B．具有氧化性，可用于蚀刻铜电路板
C．单晶硅熔点高，可用作半导体材料
D．具有漂白性，可在呼吸面具中作为氧气的来源
7．O3可将CN-转化为N2、CO2。单质Se是半导体材料，Se可通过SO2还原H2SeO3获得。下列物质性质与用途均正确且具有对应关系的是
A．O3具有强氧化性，用于除去废水中CN-
B．SO2具有还原性，用于砂糖的脱色增白
C．Se单质不溶于水，用于制作Se光电池
D．浓硫酸具有吸水性，用于H2S气体的干燥剂
8．材料化学为中国航天事业发展作出了突出贡献。下列说法错误的是
A．“梦天实验舱”原子钟利用电子跃迁计时，工作时会发生化学变化
B．“天问一号”火星车的热控保温材料属于纳米气凝胶，可产生丁达尔现象
C．“天宫二号”所用太阳能电池材料砷化镓属于新型无机非金属材料
D．“长征二号F”火箭选用偏二甲肼作航空燃料原因之一是燃烧时释放大量热
9．化学与生活、科技、社会发展息息相关，下列说法错误的是
A．铁粉可用作食品包装袋中的脱氧剂
B．通讯材料碳纳米管与石墨烯互为同素异形体
C．二氧化硅可用作航天器的太阳能电池板
D．“绿氢”火炬储氢瓶中的储氢合金是新型合金材料
10．多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示：
下列说法正确的是
A．Y、Z分别为、
B．制取粗硅的过程中焦炭被氧化为
C．Y与制备多晶硅的反应属于置换反应
D．已知电负性Cl＞H＞Si，则与水反应的产物只有、HCl
11．下边是碳元素的价类二维图，有关说法不正确的是
A．a是最简单的有机化合物B．b在高温下被氧化成e
C．d与血红蛋白结合的能力比强D．将氨气和e通入饱和食盐水中可得到m
12．下列有关物质性质与应用的对应关系错误的是
A．AB．BC．CD．D
13．单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为：
①
②
③
下列有关上述反应的说法以及由上述反应得到的结论不正确的是
A．三个反应均是氧化还原反应B．反应①和③是置换反应
C．反应②为硅重新被氧化的过程D．H2的还原性强于HCl
14．化学在生产和日常生活中有着重要的应用，下列各项的物质用途与性质或原理对应关系正确的个数
①碳化硅的熔点高，可用作砂纸和砂轮的磨料
②二氧化硫具有抗氧化性，可用作葡萄酒的食品添加剂
③液氨汽化时吸热，可用作制冷剂
④富勒烯、碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料都属于新型无机非金属材料
⑤单质硫易溶于，实验室可用清洗沾有硫单质的试管
⑥工业上常用铝制容器盛放浓硫酸，是因为铝和浓硫酸常温下不反应
⑦二氧化硅与氢氧化钠溶液、氢氟酸均反应，属两性氧化物
⑧陶瓷、普通玻璃、水泥、金刚砂都属于硅酸盐材料
A．2个B．3个C．4个D．5个
15．一种用作锂电池电解液的锂盐结构如图所示。X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素，且W的原子序数为Y的2倍。下列叙述正确的是
A．原子半径：W＞Y＞XB．的电子式为
C．X的氢化物溶于水呈弱酸性D．Z的氢化物可用于刻蚀玻璃
二、填空题
16．(一)工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：
(1)工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃-1800℃生成粗硅的化学方程式为： 。
(2)在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，粗硅生成SiHCl3的化学反应为：Si+3HClSiHCl3+H2，生成物SiHCl3的结构式为： 。
(二)某化学兴趣小组利用下列图示装置探究氨气的性质。
(3)①中湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因： (用化学方程式表示)。
(4)向②中滴入浓盐酸，现象为： 。
(5)将灼热的铂丝伸入③中锥形瓶，可观察到铂丝保持红热，有红棕色气体及少量白烟生成。该过程会同时发生多个反应，写出NH3和O2催化氧化的化学方程式： ，瓶中红棕色气体为 (填化学式)。
(三)某氨氮废水(、)的生物法处理流程如图所示：
(6)检验氨氮废水中含有的方法是： 。
(7)过程Ⅱ在硝化细菌作用下实现的转化，称为硝化过程。在碱性条件下实现上述硝化过程的总反应的离子方程式为： 。
17．二氧化硅又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，部分转化过程如图所示。

回答下面问题：
(1)碳元素和硅元素都位于周期表的 族，非金属性较强的是 (填元素符号)。工业上制备粗硅的反应：，该反应能否比较碳和硅元素的非金属性强弱 (填“是”或“否”)。利用上述转化关系，再写出一种能比较碳和硅元素的非金属性强弱的方程式 。
(2)光导纤维是一种良好的通讯材料，其成分是 (填化学式)，高纯硅是制造半导体芯片的基础原材料，由上述转化关系可知，工业上利用氢气制备高纯硅的化学方程式为 。
(3)NaOH溶液需要盛放在有橡胶塞的试剂瓶中，原因 (用化学方程式表示，下同)，利用HF溶液可以在玻璃表面上写字作画，原因是 。
(4)制玻璃的原材料是石英、纯碱和大理石，写出制玻璃时发生反应的化学方程式 、 。SiC是一种新型无机非金属材料，半导体领域未来代替硅基芯片的一种新型原材料，SiC属于 (填“离子”戒“共价”)化合物。
三、解答题
18．三氯硅烷（）可用于生产有机硅化合物、多晶硅。实验室利用硅粉和氯化氢气体制备三氯硅烷。回答下列问题：
Ⅰ．实验室将固体与浓硫酸混合加热制取。
(1)上图盛装固体的仪器名称是 ，选用上图所示装置制取并收集干燥、纯净的，接口连接的正确顺序是 ________________________（每空填一个接口标号，仪器可重复使用）。
(2)固体与浓硫酸制取时发生复分解反应的化学方程式是 。
Ⅱ．硅粉和氯化氢反应制备三氯硅烷的装置如图所示（加热仪器已略去）。
已知：①制备三氯硅烷的化学方程式：
②三氯硅烷的熔点，沸点；极易与水反应，易被氧化。
(3)装置所装药品是 （填“碱石灰”或“无水氯化钙”），加热前要先通一段时间气体，原因是 。
(4)制备时常伴有杂质（熔点，沸点），分离和的实验方法是 （填序号）。
a．过滤 b．萃取 c．蒸发结晶 d．蒸馏
(5)装置中冰盐水的作用是 。
(6)该实验装置存在明显不足，请指出： 。
19．实验室由硫铁矿烧渣（主要成分为）制备软磁性材料，主要转化流程如下。
已知：为酸性氧化物。
回答下列问题：
(1)“酸浸”时，与稀硫酸反应的化学方程式为 ；“滤渣”中主要成分的化学式为 。
(2)“还原”时，加入过量铁粉的主要目的是 ；该过程除生成外，还会生成 （填化学式）。
(3)根据表格信息，“调节”时的范围为 。
(4)“调节”后获得晶体，根据如图所示的绿矾溶解度曲线，补充完整“调节”后获得晶体的实验操作：向溶液中先加入稀硫酸酸化，在氛围中， ，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥，得到晶体。
选项
性质
实际应用
A
二氧化氯具有强氧化性
可用作饮用水消毒
B
能与盐酸反应
可用作胃酸中和剂
C
石英坩埚耐高温
可用于加热熔化烧碱、纯碱等固体
D
受热分解，生成高熔点物质和水
可用为原料制作塑料的阻燃剂
离子
开始沉淀
完全沉淀
5.8
8.8
1.6
2.8
3.2
5.0
参考答案：
1．C
【详解】A．“血液透析”利用渗析、“静电除尘”利用电泳，属于胶体的不同性质，A正确；
B．次氯酸钠具有强氧化性而杀菌消毒，B正确；
C．硅是没有导光性，是良好的半导体材料，可用于制造芯片，不用于制造光纤，制造光纤的是二氧化硅，C错误；
D．SO2具有还原性，漂白性，可用作漂白剂、防腐剂和抗氧化剂等，是一种食品添加剂，D正确；
故选C。
2．C
【详解】①纯碱是碳酸钠，纯碱属于盐，①错误；
②碱性氧化物一定是金属氧化物，②正确
③由同种元素组成的物质不一定是单质，如由氧元素组成的O2、O3是混合物，③错误；
④能与溶液反应生成和，故是酸性氧化物，④正确；
正确的是②④，故选C。
3．A
【详解】A．根据分析，点燃镁条引发反应的过程中发生的反应为：，，涉及到金属晶体、共价晶体、分子晶体类型的变化，A错误；
B．氛围是为了阻止被二次氧化和自燃，B正确；
C．根据分析，操作2为用去离子水洗涤并烘干，C正确；
D．镁粉生成和的混合物，Mg由0价全部变为+2价，转移电子，D正确；
故选A。
4．B
【详解】A．是良好的半导体材料，可用于制造半导体芯片，“神舟十一号”飞船使用的半导体材料GaAs可用代替，A错误；
B．羊毛制品中主要成分为蛋白质，蛋白质中含有大量氢键，水洗时会破坏其中部分氢键，B正确；
C．我国力争2060年前实现碳中和，用脱硫煤代替原煤作燃料不能减少二氧化碳排放，不是实现碳中和，C错误；
D．超分子内部分子之间通过分子间力结合，D错误；
故选B。
5．B
【详解】A．氮化铝是一种新型陶瓷材料，不属于传统无机非金属材料，故A不选；
B．氮化铝是一种新型陶瓷材料，属于新型无机非金属材料，故B选；
C．氮化铝不含碳元素不属于有机物，塑料是有机物，故C不选；
D．金属单质和合金属于金属材料，氮化铝是化合物，不属于金属材料，故D不选；
故选B。
6．B
【详解】A．液态钠可用作核反应堆的传热介质，是因为其导热性好，与钠的还原性无关，故A错误；
B．具有氧化性，可氧化铜单质，所以可用于蚀刻铜电路板，故B正确；
C．单晶硅可用作半导体材料，与其熔点高无关，故C错误；
D．可在呼吸面具中作为氧气的来源，是因为其能和二氧化碳反应生成氧气，与其具有漂白性无关，故D错误；
故答案为：B。
7．A
【详解】A．O3具有强氧化性，可以氧化废水中CN-生成无污染的CO2和N2，故A正确；
B．SO2具有漂白性，用于砂糖的脱色增白，故B错误；
C．Se单质具有半导体的特性，可以用于制作Se光电池，是因为其位于元素周期表金属元素与非金属元交界处，与Se单质不溶于水无关，故C错误；
D．浓硫酸具有强氧化性，会和硫化氢反应，不能干燥H2S气体，故D错误；
故选A。
8．A
【详解】A．原子钟利用电子跃迁计时，工作时没有生成新物质，没有发生化学变化，A错误；
B．纳米气凝胶是一种新型热控保温材料，被广泛应用于建筑保温、航空航天、石油化工等领域，属于胶体，可产生丁达尔现象，B正确；
C．砷化镓是一种全新的柔性半导体材料，属于新型无机非金属材料，C正确；
D．选用偏二甲肼作航空燃料原因之一是燃烧时释放大量热，D正确；
故选A。
9．C
【详解】A．铁粉有还原性，所以可用作食品包装袋中的脱氧剂，故A正确；
B．碳纳米管与石墨烯为碳元素形成的不同单质，所以互为同素异形体，故B正确；
C．单质硅可用作航天器的太阳能电池板，故C错误；
D．储氢合金是新型合金材料，故D正确；
故选C。
10．C
【分析】电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气、氯气；焦炭与二氧化硅反应生成粗硅，氢气和氯气点燃生成的氯化氢与其反应生成，再用氢气还原得到多晶硅。
【详解】A． Y、Z可用于合成，其中Y还能将硅从其他化合物中还原出来，则Y、Z分别为、，A错误；
B．制取粗硅的过程中，焦炭在高温条件下被氧化为一氧化碳，B错误；
C．氢气与制备多晶硅的反应为，属于置换反应，C正确；
D．电负性Cl＞H＞Si，中H为-1价，与水反应的产物有、HCl、氢气，D错误；
故选C。
11．B
【详解】A．化合价为-4价的碳元素氢化物为CH4，是最简单的有机化合物，A正确；
B．b是单质C，e是CO2，C在高温下被SiO2氧化成CO，不是CO2，B错误；
C．d为CO，CO与血红蛋白结合的能力比O2强，C正确；
D．e是CO2，将氨气和CO2通入饱和食盐水反应生成NH4Cl和NaHCO3，则可得到碳元素化合价为+4价的盐m：NaHCO3，D正确；
故选B。
12．C
【详解】A．二氧化氯具有强氧化性，是安全、无毒的绿色消毒剂，可用于饮用水的消毒，A正确；
B．胃酸的主要成分是盐酸，氢氧化铝能与胃酸发生中和反应，降低胃酸的浓度，缓解胃部不适，B正确；
C．石英坩埚的主要成分是二氧化硅，耐高温，但是不能用来加热熔化烧碱、纯碱等固体，因为二氧化硅会与烧碱、纯碱在高温下发生反应生成硅酸盐而损坏坩埚，C错误；
D．受热分解是吸热过程且生成高熔点物质氧化铝，故可用为原料制作塑料的阻燃剂，D正确；
故选C。
13．D
【详解】A．三个反应均有化合价的变化，而有化合价变化的反应为氧化还原反应，故①②③均为氧化还原反应，故A正确；
B．一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和化合物的反应为置换反应，故①③为置换反应，故B正确；
C．当一种元素的化合价降低时则被还原，而在反应②中，硅元素的化合价由0价变为+4价，化合价升高被氧化，即硅元素被氧化，故C正确；
D．反应③中，Cl的化合价没有变化，无法比较H2和HCl的还原性，故D错误。
故选：D。
14．C
【分析】①碳化硅硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料，①错误；
②二氧化硫具有杀菌、抗氧化的作用，可用作葡萄酒的食品添加剂，②正确；
③液氨汽化吸收大量的热，可用作制冷剂，③正确；
④富勒烯、碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料都是碳的单质，都属于新型无机非金属材料，④正确；
⑤单质硫易溶于CS2，实验室可用CS2清洗沾有硫单质的试管，⑤正确；
⑥工业上常用铝制容器盛放浓硫酸，是因为铝和浓硫酸常温下发生钝化，在表面生成一层致密的氧化物膜，起到保护作用，⑥错误；
⑦二氧化硅与氢氟酸反应方程式，没有生成相应的盐，不属于两性氧化物，⑦错误；
⑧金刚砂(SiC)不属于硅酸盐材料，⑧错误；
【详解】根据分析可知，②③④⑤正确，则各项的物质用途与性质或原理对应关系正确的个数4个，故选C。
15．D
【分析】据图可知W可以形成6个共价键，W原子的电子数为Y原子的两倍，则W原子序数为偶数，Y形成2个共价键，所以W为S元素，则Y为O元素； Z可以形成一个共价键，原子序数比O的大，比S的小，则Z为F元素，整个离子带一个单位负电荷，则X为N元素。
【详解】A．电子层数越多，原子半径越大；电子层数相同，核电荷数越小原子半径越大，所以原子半径S>N>O，即W>X>Y，故A错误；
B．H2O2为共价化合物，电子式为： ，故B错误；
C．X为N元素，其氢化物为NH3，NH3溶于水溶液呈碱性，故C错误；
D．Z为F元素，其氢化物为HF，可以与SiO2反应从而可用于刻蚀玻璃，故D正确；
故答案选D。
16．(1)SiO2+2CSi+2CO↑
(2)
(3)
(4)产生白烟
(5) 4NH3＋5O24NO＋6H2O NO2
(6)取少量试液于试管中，加入氢氧化钠溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，观察到试纸变蓝，说明含有
(7)
【详解】（1）工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃-1800℃生成粗硅和一氧化碳，反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑。
（2）Si能形成4个共价键，SiHCl3的结构式为。
（3）①氨气和水生成一水合氨，一水合氨电离出铵根离子和氢氧根离子，所以湿润的红色石蕊试纸变蓝，。
（4）向②中滴入浓盐酸，氨气和氯化氢反应生成氯化铵，现象为产生白烟；
（5）NH3和O2发生催化氧化生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O；NO和氧气反应生成红棕色二氧化氮，瓶中红棕色气体为NO2。
（6）取少量试液于试管中，加入氢氧化钠溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，观察到试纸变蓝，说明含有；
（7）在碱性条件下实现上述硝化过程，氮元素化合价由-3升高为+5，氧气中氧元素化合价由0降低为-2，根据得失电子守恒，总反应的离子方程式为。
17．(1) IVA C 否
(2)
(3)
(4) 共价
【详解】（1）C与Si属于同一主族，C与Si的最外层电子数都是4，所以碳元素和硅元素都位于周期表的ⅣA族；同主族从上至下，元素的非金属性逐渐减弱，所以非金属性C>Si；工业上制备粗硅的反应不能比较出碳和硅元素的非金属性强弱，因为该反应产生的CO是气体，CO离开体系后，反应持续正向进行；将CO2通入硅酸盐溶液中，可制取出比碳酸酸性还弱的硅酸，就可证明非金属性C>Si，其反应方程式为Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓；
（2）SiO2可用来制做光导纤维；工业上利用氢气和四氯化硅来制备高纯硅，其化学方程式为SiCl4+2H2Si+4HCl；
（3）玻璃中的成分SiO2能和NaOH发生反应，产生具有粘性的硅酸钠，玻璃塞粘在瓶口不能被打开，其反应原理是2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O；SiO2能和酸反应的只有HF，其反应方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；
（4）SiO2能和NaOH反应产生Na2SiO3，也能和CaCO3反应产生CaSiO3，其反应方程式分别为Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑， CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑；SiC是两种不同的非金属元素用共价键构成的共价化合物；
18．(1) 圆底烧瓶
(2)
(3) 无水氯化钙 排尽装置内的空气、防止三氯硅烷被氧化、防止生成的氢气与空气混合反应而爆炸
(4)
(5)冷却生成的，使其液化，以便收集
(6)中会产生倒吸；、之间缺少一个盛有浓硫酸的干燥装置；缺少的处理装置
【分析】Ⅰ．固体与浓硫酸混合加热制取，用浓硫酸干燥氯化氢，用向上排空法收集氯化氢气体（第二个装置中氯气长进短出），用氢氧化钠溶液吸收多余的氯化氢气体防止污染，尾气吸收装置与收集装置间加干燥装置；
Ⅱ．A中反应生成氯化氢，通过B无水氯化钙干燥后，氯化氢进入C中和硅反应生成三氯硅烷，三氯硅烷在D中冷凝收集，尾气使用碱液吸收防止污染。
【详解】（1）盛装固体的仪器名称是圆底烧瓶；固体与浓硫酸混合加热制取，用浓硫酸干燥氯化氢，用向上排空法收集氯化氢气体（第二个装置中氯气长进短出），用氢氧化钠溶液吸收多余的氯化氢气体防止污染，尾气吸收装置与收集装置间加干燥装置，故接口顺序为：debc；
（2）固体与浓硫酸制取时发生复分解反应生成氯化氢和硫酸氢钠：；
（3）装置为干燥氯气装置，氯化氢和碱石灰反应，故所装药品是无水氯化钙；三氯硅烷极易与水反应，易被氧化，且反应生成易燃易爆气体氢气，故加热前要先通一段时间气体，原因是排尽装置内的空气、防止三氯硅烷被氧化、防止生成的氢气与空气混合反应而爆炸；
（4）和互溶且两者的沸点不同，故分离实验方法是d蒸馏；
（5）三氯硅烷的熔点，沸点；中冰盐水的作用是冷却生成的，使其液化，以便收集；
（6）氯化氢气体极易溶于水，且三氯硅烷极易与水反应，氢气易燃易燃易爆，故装置中会产生倒吸；、之间缺少一个盛有浓硫酸的干燥装置；缺少的处理装置。
19．(1)
(2) 将溶液中的还原为，并防止生成的被氧化
(3)5.0≤pH＜5.8
(4)蒸发浓缩得到饱和溶液，冷却至结晶
【分析】烧渣中主要含有Fe2O3、SiO2、Al2O3，Fe2O3属于碱性氧化物，SiO2属于酸性氧化物，Al2O3属于两性氧化物，加入足量稀硫酸，发生Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，二氧化硅不溶于水，且不与稀硫酸反应，因此滤渣中含有SiO2，向滤液中加入过量铁粉，发生Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑，然后调节pH，得到FeSO4·7H2O，据此分析；
【详解】（1）氧化铝为两性氧化物，与酸反应的化学方程式为Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O；二氧化硅为酸性氧化物，不溶于水，且不与稀硫酸反应，因此“滤渣”中主要成分是SiO2；故答案为Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O；SiO2；
（2）根据上述分析，“酸浸”后的滤液中含有Fe3+，加入过量的铁粉，发生Fe+2Fe3+=3Fe2+，因此加入过量铁粉的目的是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，并防止生成Fe2+被氧化；“酸浸”中加入过量硫酸，因此滤液中含有稀硫酸，过量铁粉与稀硫酸发生Fe+2H+=Fe2++H2↑；故答案为将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，并防止生成Fe2+被氧化；H2；
（3）根据流程可知，调节pH后，对溶液进行蒸发浓缩，冷却结晶，得到FeSO4·7H2O晶体，即调节pH目的是除去Al3+，使Al3+转化成氢氧化铝沉淀，根据表中数据可知，调节pH范围为5.0≤pH＜5.8；故答案为5.0≤pH＜5.8；
（4）根据图像可知，温度高于60℃得到FeSO4·H2O，且溶解度随着温度升高而降低，因此为获得FeSO4·7H2O的操作是蒸发浓缩得到60℃饱和溶液，冷却至0℃结晶，得到FeSO4·7H2O晶体，然后过滤、洗涤，故答案为蒸发浓缩得到60℃饱和溶液，冷却至0℃结晶。