高中化学晶格能的应用填空题

(16分)柠檬酸(C₆H₈O₇)是一种工业原料，广泛应用于食品、医药等行业。下图是两种不同方法制备一水柠檬酸晶体(C₆H₈O₇·H₂O)的工艺流程图。回答相关问题：

【资料卡片】：
①柠檬酸水溶液显酸性，柠檬酸钙不溶于水；
②工业生产柠檬酸，原料预处理后，得到的发酵液中
含有柠檬酸及其他可溶性杂质；
③一水柠檬酸在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃	0	10	20	30	40	…
溶解度/g	96	118	146	183	216	…

④某种专用树脂对柠檬酸的吸附率和水温的关系如图：

【钙盐法制备】
（1）气体X是       (填化学式)，实验室检验该气体的化学方程式为       ；
（2）操作1、2的名称是       ；
（3）操作3的目的是得到一水柠檬酸晶体，操作顺序是b →      → a；(填序号)
a．过滤      b．加热浓缩      c．冷却结晶      d．蒸发结晶
（4）工业生产中，可加入       (填序号)进行脱色处理；
A．活性炭      B．明矾      C．肥皂水
（5）洗涤CaSO₄滤渣的目的是       ；
（6）母液可以循环，其中一定含有的溶质是       ；

ZrO₂常用作陶瓷材料，可由锆英砂（主要成分为ZrSiO₄，也可表示为ZrO₂·SiO₂，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂等杂质）通过如下方法制取：

已知：①ZrO₂能与烧碱反应生成可溶于水的Na₂ZrO₃，Na₂ZrO₃与酸反应生成ZrO²⁺。
②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。

金属离子	Fe^3+	Al^3+	ZrO^2+
开始沉淀时pH	1.9	3.3	6.2
沉淀完全时pH	3.2	5.2	8.0

（1）熔融时ZrSiO₄发生反应的化学方程式为               ，滤渣I的化学式为       。
（2）为使滤液I的杂质离子沉淀完全，需用氨水调pH=a，则a的范围是        ；继续加氨水至pH=b时，所发生反应的离子方程式为              。
（3）向过滤III所得滤液中加入CaCO₃粉末并加热，得到两种气体。该反应的离子方程式为          。
（4）为得到纯净的ZrO₂，Zr（OH)₄需要洗涤，检验Zr（OH)₄是否洗涤干净的方法是        。

硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg₂B₂O₅·H₂O，还有少量Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃和SiO₂等)为原料制备硼酸(H₃BO₃)的工艺流程如图所示：

已知：Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Mg²⁺以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、4.9、9.7和 12.4。
回答下列问题：
（1）为提高“浸出”速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有             。
（2）实验室中过滤操作所需要的玻璃仪器有：玻璃棒、              。
（3）“浸渣”中的物质是               （化学式）。
（4）“净化除杂”需先加H₂O₂溶液，作用是          ，然后再调节溶液的pH约为5，目的是          。
（5）“粗硼酸”中的主要杂质是               （填名称）。
（6）单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料在加热条件下可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程            。

（共14分）氯化亚铜（CuCl）广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：

回答下列问题：
（1）步骤①中得到的氧化产物是_________，溶解温度应控制在60~ 70℃，原因是________      。
（2）写出步骤③中主要反应的离子方程式___________。若向亚硫酸氢铵溶液中加入过量氢氧化钠溶液，反应的离子方程式为              。
（3）步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_________（写名称）。
（4）上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是________      _。
（5）准确称取所制备的氯化亚铜样品mg，将其置于过量的FeCl₃溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用amol/L的K₂Cr₂O₇溶液滴定到终点，消耗K₂Cr₂O₇溶液bmL，反应中Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺，样品中CuCl的质量分数为__________。

【化学——选修2：化学与技术】丙酮和苯酚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/cm^﹣3）	沸点/℃
苯酚	94	1.0722	182
丙酮	58	0.7898	56.5
异丙苯	120	0.8640	153

回答下列问题：
（1）反应①和②分别在装置      和      中进行（填装置符号）．
（2）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      ．
（3）在反应器A中通入的X是      ．
（4）在分解釜C中加入的Y为少量浓硫酸，其作用是     ，优点是用量少，缺点是      ．
（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．NaOH         b．CaCO₃        c．NaHCO₃       d．CaO
（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      ．

磷酸铁（FePO₄）为难溶于水的米白色固体，可用于制备药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料。实验室利用钛铁矿（主要成分为FeTiO₃，含有少量MgO、CaO、SiO₂等杂质）制备磷酸铁和锂离子电池正极材料(LiFePO₄)的部分工业流程如图所示：

（1）富钛渣中的主要成分为TiO₂和      (填化学式)。煅烧得到LiFePO₄的化学方程式为     。
（2）在共沉淀步骤中加入H₂O₂的目的是让滤液中的Fe^2＋完全被H₂O₂氧化。
①反应的离子方程式为               。
②下列实验条件控制正确的是    (填序号)。

A．加入适当过量的H2O2溶液	B．缓慢滴加H2O2溶液并搅拌
C．加热，使反应在较高温度下进行	D．用氨水调节pH=7

（3）已知Ca²⁺、Mg²⁺和Fe³⁺离子形成磷酸盐的Ksp分别为2.0×10^-29、1.0×10^-24和9.9×10^-16，若溶液中三种金属阳离子的浓度均为0.1 mol·L^-1，则加入H₃PO₄时首先生成沉淀的化学式为    。
（4）制备LiFePO₄的过程中，理论上所需  17%双氧水与H₂C₂O₄·2H₂O的质量比为    。
（5）钛铁矿中钛含量的测定步骤为：
①还原。将含钛试样溶解于强酸溶液中，再加入铝片将TiO²⁺还原为Ti³⁺，并将Fe³⁺还原。反应装置如图所示，使用封闭漏斗的目的是    。

②滴定。取下封闭漏斗，向锥形瓶中加入2~3滴KSCN溶液，立即用FeCl₃标准溶液滴定至终点，记录读数。
③计算。下列操作会导致测定结果偏低的是    。
a．还原操作结束后铝片有剩余
b．还原操作结束后，反应液仍呈黄色
c．缓慢滴定，且剧烈振荡锥形瓶，但无溶液溅出

【化学—选修2：化学与技术】(15分)由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝，工艺流程如下：
(已知：NaCl熔点为801℃；AlCl₃在181℃升华；固体直接变为气体叫做升华)

（1）把NaCl和AlCl₃的固体混合物置于下图所示的装置的一端，加热到         (最低温度)℃，即可分离NaCl和AlCl₃｡

（2）将Cl₂连续通入坩埚中的粗铝熔体里，杂质随气泡上浮除去｡气泡的主要成分除Cl₂外还含有        ；固态杂质黏附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在的物质是        ｡
（3）用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式有：
①H⁺+OHH₂O， 
②         ｡
（4）镀铝电镀池中，金属铝为      极，熔融盐电镀池中存在Na⁺､K⁺､AlCl₄^-､Al₂Cl₇^-等离子｡钢材表面(电极)的电极反应式为AlCl₄^-+3e^- Al+4Cl^-或          ｡
（5）钢材镀铝后，在表面氧化成致密的               ，避免钢材接触空气而防止钢材被腐蚀｡

【化学、选修2--化学与技术】TiO₂用途非常广泛，工业上用钛铁精矿（FeTiO₃）提炼TiO₂的工艺流程如下：

（1）写出硫酸酸浸溶解钛铁精矿的离子方程式                    ，酸浸时为了提高浸出率，可以采取的措施有                (任写二种)。
（2）钛铁精矿酸浸后冷却、结晶得到的副产物A为      ，结晶析出A时，为保持较高的酸度不能加水，其原因可能为       。
（3）滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热，其目的是             。
（4）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是                    。
（5）工业上将TiO₂和炭粉混合加热氯化生成的TiCl₄，然后在高温下用金属镁还原TiCl₄得到金属钛，写出TiO₂制备Ti的化学方程式：             ,            。

[化学---选修2：化学与技术](15分)银、铜均属于重金属，从银铜合金废料中回收银并制备含铜化合物产品的工艺如图所示：

（1）熔炼时被氧化的元素是      ，酸浸时反应的离子方程式为      。为提高酸浸时铜元素的浸出率及浸出速率，酸浸前应对渣料进行处理，其处理方法是      。
（2）操作a是      ，固体B转化为CuAlO₂的过程中，存在如下反应，请填写空白处：
    CuO+     Al₂O₃      +       ↑。
（3）若残渣A中含有n mol Ag，将该残渣全部与足量的稀HNO₃置于某容器中进行反应，写出反应的化学方程式     。为彻底消除污染，可将反应中产生的气体与V L(标准状况)空气混合通入水中，则V至少为      L(设空气中氧气的体积分数为0.2)。
（4）已知2Cu⁺Cu+Cu²⁺，试分析CuAlO₂分别与足量盐酸、稀硝酸混合后，产生现象的异同点     。
（5）假设粗银中的杂质只有少量的铜，利用电化学方法对其进行精炼，则粗银应与电源的      极相连，当两个电极上质量变化值相差30.4g时，则两个电极上银质量的变化值相差      g。

利用和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。
（1）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为和溶液。极区电解液为溶液（填化学式），阳极电极反应式为，电解过程中向电极迁移（填"A"或"B"）。

（2）利用钴渣[含、等]制备钴氧化物的工艺流程如下：

溶解还原反应的离子方程式为，铁渣中铁元素的化合价为，在空气中煅烧生成钴氧化物和，测得充分煅烧后固体质量为，的体积为（标准状况），则钴氧化物的化学式为。

选做【化学——化学与技术】工业上提炼TiO₂的工艺流程如下：

（1）写出硫酸溶解钛铁精矿（FeTiO₃）生成TiO²⁺的离子方程式                    。
（2）副产物A的主要成分为               。
（3）滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热，其目的是                      。
（4）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是                                。
（5）工业上将TiO₂和碳粉混合加热氯化生成的TiCl₄，然后在高温下用金属镁还原TiCl₄得到金属钛，写出TiO₂制备Ti的化学方程式：               、                 。

［化学——选修2：化学与技术］(15分)最近的研究发现，复合氧化物铁酸锰(MnFe₂O₄)可以用于热化学循环分解水制氢，因而受到许多发达国家的青睐。MnFe₂O₄的制备流程如下：

（1）原料Fe(NO₃)_n中n＝____，投入原料Fe(NO₃)_n和Mn(NO₃)₂的质量之比应为______。
（2）步骤二中“连续搅拌”的目的是___________________________________________；
步骤三中洗涤干净的标准_____________________________________________。
（3）利用MnFe₂O₄热化学循环制氢的反应可表示为
请认真分析上述两个反应并回答下列问题：
①若MnFe₂O_4－x中x＝0.6，则MnFe₂O_4－x中Fe^2＋占全部铁元素的百分率为_______。
②该热化学循环新氢法的优点有____________________________(答两点即可)。
③该热化学循环法制氢尚有不足之处，进一步改进的研究方向是_____________。

纳米材料二氧化钛(TiO₂)具有很高的化学活性，可做性能优良的催化剂。
（1）工业上二氧化钛的制备是：
I．将干燥后的金红石(主要成分TiO₂,主要杂质SiO₂)与碳粉混合装入氯化炉中，在高温下通入Cl₂,制得混有SiCl₄杂质的TiCl₄。
II．将混有SiCl₄杂质的TiCl₄分离，得到纯净的TiCl₄。
III．在TiCl₄中加水、加热，水解得到沉淀TiO₂•xH₂O。
IV．TiO₂·xH₂O高温分解得到TiO₂。
①TiCl₄与SiCl₄在常温下的状态是_______。II中所采取的操作名称_______。

②如实验IV中，应将TiO₂.xH₂O放在_______(填仪器编号)中加热。
（2）据报道：“生态马路”是在铺设时加入一定量的TiO₂,TiO₂受太阳光照射后，产生的电子被空气或水中的氧获得，生成H₂O₂,其过程大致如下：
a．O₂→2O        b．O+H₂O→2OH(羟基)        c．OH+OH→H₂O₂
①b中破坏的是       （填“极性共价键”或“非极性共价键”）。
②H₂O₂能清除路面空气中的等，其主要是利用了H₂O₂的      （填“氧化性”或“还原性”）。
（3）过氧化氢是重要的化学试剂，它的水溶液又称为双氧水，常用作消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液，准确测定了过氧化氢的含量。
请填写下列空白：
①取10.00 mL密度为ρg/mL的过氧化氢溶液稀释至250 mL。取稀释后的过氧化氢溶液25.00mL至锥形瓶中，加入稀硫酸酸化，用蒸馏水稀释，作被测试样。
用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样，其反应的离子方程式如下，请将相关物质的化学计量数配平及化学式填写在方框里。
MnO+    H₂O₂+   H⁺=    Mn²⁺+    H₂O+
②滴定时，将高锰酸钾标准溶液注入酸式滴定管中。滴定到达终点的现象是_________________。
③若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果________（填“偏高”或“偏低”或“不变”）。
④重复滴定三次，平均耗用C mol/L KMnO₄标准溶液 V mL,则原过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为______________。（用分数表示）

(12分)利用铝灰(主要成分为Al、Al₂O₃、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)₂Cl]的一种工艺如下：

（1）气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃水解生成A的化学方程式为____________。“水解”采用90℃而不在室温下进行的原因是____。
（2）“酸溶”时，Al₂O₃发生反应的离子方程式为____。
（3）“氧化”时，发生反应的离子方程式为____。
（4）“废渣”成分为________(填化学式)。
（5）采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是____。

用软锰矿（主要成分为MnO₂）生产高锰酸钾产生的锰泥中，还含有18％的MnO₂、3％的KOH（均为质量分数），及少量Cu、Pb的化合物等，用锰泥可回收制取MnCO₃，过程如下图：

（1）锰泥中加入H₂SO₄、FeSO₄混合溶液，反应的离子方程式是__________。
（2）经实验证明：MnO₂稍过量时，起始H₂SO₄、FeSO₄混合溶液中c（H^＋）／<0.7时，滤液1中能够检验出有Fe；≥0.7时，滤液1中不能检验出有Fe^2＋。
①检验Fe^2＋是否氧化完全的实验操作是__________。
②生产时H₂SO₄、FeSO₄混合溶液中c（H^＋）／c（Fe^2＋）控制在0.7～1之间，不宜过大，请从节约药品的角度分析，原因是__________。
若c（H^＋）／c（Fe^2＋）>1，调节c（H^＋）／c（Fe^2＋）到0.7～1的方法是__________。
（3）写出滤液2中加入过量NH₄HCO₃反应的离子方程式__________。
（4）上述过程锰回收率可达95％，若处理1740 kg的锰泥，可生产MnCO₃__________kg（已知相对分子质量：MnO₂ 87；MnCO₃ 115）。