高中化学晶格能的应用填空题

(12分)硫酸锌是制备荧光粉的原料之一。工业上由锌白矿（主要成分是ZnO，还含有Fe₂O₃、CuO、SiO₂等杂质）制备ZnSO₄•7H₂O的流程如下：

已知：常温下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氢氧化物形式开始沉淀的pH分别为：2.7，5.4，7.6；完全沉淀的pH分别为：3.7，6.5，9.7。
（1）下列能提高浸取过程中浸出效率的措施有                 

A．将矿石粉碎

B．提高浸取温度

C．适当增加硫酸的浓度

D．搅拌并适当延长浸取时间

ZnO和硫酸反应的离子方程式为                                                   
（2）加入适量锌粉后溶液中存在的金属阳离子主要有              
（3）氧化过程中H₂O₂发生反应的化学方程式为                                            
（4）加入适量Ca(OH)₂调节溶液pH至     ～     （填范围），促进Fe³⁺水解完全。Fe³⁺水解反应的平衡常数表达式K＝                    

LiPF₆是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl₅为原料，低温反应制备LiPF₆，其流程如下：

已知：HCl的沸点是－85.0℃，HF的沸点是19.5℃。
（1）第①步反应中无水HF的作用是            、            。反应设备不能用玻璃材质的原因是                                 （用化学方程式表示）。无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的         溶液冲洗。
（2）该流程需在无水条件下进行，第③步反应中PF₅极易水解，其产物为两种酸，写出PF₅水解的化学方程式：                                 。
（3）第④步分离采用的方法是         ；第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是         。
（4）LiPF₆产品中通常混有少量LiF。取样品wg，测得Li的物质的量为nmol，则该样品中LiPF₆的物质的量为             mol（用含w、n的代数式表示）。

(9分)工业上用软锰矿(主要成分为MnO₂)制备高锰酸钾的工艺流程如图所示：

（1）高锰酸钾的氧化性强弱与溶液的酸碱性有关，在酸性条件下其氧化性较强。下列酸能用于酸化高锰酸钾溶液的是____________(填序号)。

A．盐酸

B．稀硫酸

C．硝酸

D．氢硫酸

（2）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称分别是______________、_______________、_______________。
（3）软锰矿与过量固体KOH和KClO₃在熔融状态下反应时的氧化剂是__________(填化学式)。反应后加水溶解得到的滤液中主要含有KCl和K₂MnO₄，则滤液酸化时发生反应的离子方程式为______________。
（4）已知KMnO₄能与热的经硫酸酸化的Na₂C₂O₄反应生成Mn^2＋和CO₂。取上述制得的KMnO₄产品0．33 g，恰好与0．67 g Na₂C₂O₄完全反应，则KMnO₄的纯度为___________________％。

从粗产品硫酸锌固体除去铁、铜、镉等可溶性硫酸盐，从而得到纯净的硫酸锌，实验流程如下：

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH参见下表，请回答下列问题：

沉淀物	Zn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Cd(OH)2	Mn(OH)2
pH值	8.0	9.7	3.2	6.7	9.4	10.4

 (1)“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出率，可采取的措施有                   （任写一种）。 “酸浸”时适当补充少量水的原因是                              。
(2)滤液I加入酸性KMnO₄的作用为__________                 ____________。加入ZnO的原因是                                                。
(3)滤渣III的成份主要是                      。
(4)从滤液III得到晶体的操作过程为            、冷却结晶、过滤冼涤、小心干燥。

高纯六水氯化锶晶体(SrCl₂·6H₂O)具有很高的经济价值，工业上用难溶于水的碳酸锶（SrCO₃）为原料(含少量钡和铁的化合物等)，制备高纯六水氯化锶晶体的过程为：

已知： Ⅰ. SrCl₂·6H₂O 晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。
Ⅱ.有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5
沉淀完全的pH	3.7	9.7

（1）操作①加快反应速率的措施有                              (写一种)。碳酸锶与盐酸反应的离子方程式                            。
（2）酸性条件下，加入30% H₂O₂溶液，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，其离子方程式为          。
（3）在步骤②-③的过程中，将溶液的pH值由1调节至4时，宜用的试剂为_______。
A．氨水     B．氢氧化锶粉末     C． 氢氧化钠     D．碳酸钠晶体
（4）操作③中所得滤渣的主要成分是             (填化学式)。
（5）步骤④的操作是               、                 。
（6）工业上用热风吹干六水氯化锶，适宜的温度是     。
A．50~60℃      B．70~80℃       C．80~100℃       D．100℃以上

医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙为原料（含量为97.5%A，含有少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等杂质）生产医药级二水合氯化钙的主要流程如下：

（1）除杂操作时加入试剂A，调节溶液的pH为8.0～8.5，以除去溶液中少量的Al³⁺、Fe³⁺。试剂A可以选择 ________________________________。
a．Ca(OH)₂           b．NaOH         c．NH₃            d．Na₂CO₃
（2）检验溶液1中是否含Fe³⁺的方法是____________________________
（3）请指出下列操作的名称：操作1_______；操作2___________；请指出操作1中所用的玻璃仪器的名称_____________________。
（4）写出加入碳酸铵所发生的反应的离子方程式_____________；写出溶液2的一种用途_________。
（5）准确称取100 g工业碳酸钙粉末，通过上述方法理论上可以制得质量分数为99%的医药级二水合氯化钙的质量为____________。

某地煤矸石经预处理后含SiO₂(63%)、Al₂O₃(25%)、Fe₂O₃(5%)及少量钙镁的化合物等，一种综合利用煤矸石的工艺流程如下图所示。

（1）写出“酸浸”过程中主要反应的离子方程式(任写一个)：
                                                                  。
（2）物质X的化学式为________。“碱溶”时反应的离子方程式为_____________________________。
（3）已知Fe^3＋开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al^3＋开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得Al(OH)₃产品，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO₃一种试剂，后续的操作过程是                                ，再加入CaCO₃调节pH到5.4，过滤得到Al(OH)₃
（4）以煤矸石为原料还可以开发其他产品，例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后，常温下向AlCl₃饱和溶液中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl₃·6H₂O晶体。结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：                                                                            。

(8分)高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产流程如下：

（1）配制KOH溶液时，是在每100 mL水中溶解61.6 g KOH固体（该溶液的密度为1.47 g/mL）， 它的物质的量浓度是　　　____mol/L。
（2）在溶液I中加入KOH固体的目的是    （填编号）．

A．与溶液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO

B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率

C．为下一步反应提供碱性的环境

D．使副产物KClO3转化为KclO

（3）从溶液II中分离出K₂FeO₄后，还得到副产品KNO₃、KCl，写出③中反应的离子方程式：                                               。
（4）高铁酸钾（K₂FeO₄）与水反应时，生成红褐色胶体的同时释放出一种具有氧化性的气
体单质，请写出该反应的离子方程式：                                。

利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测。某工厂对制铬工业污泥中Cr（Ⅲ）回收与再利用工艺如下（硫酸浸液中金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺, Fe²⁺, Al³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺）

常温下部分阳离子的氢氧化物形成沉淀时溶液的pH见下表：

阳离子	Fe^3+	Fe^2+	Mg^2+	Al^3+	Ca^2+	Cr^3+
开始沉淀时的pH	1.9	7.0	9.6	4.2	9.7	—
沉淀完全时的pH	3.2	9.0	11.1	8.0	11.7	9.0（>9.0溶解）

（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是                             （至少一条）
（2）调pH=4.0是为了除去                      （填Fe³⁺, Al³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺）
（3）钠离子交换树脂的原理为Mⁿ⁺  + n NaR → MR_n  +nNa⁺,被交换的杂质离子是                           （填Fe³⁺, Al³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺）
（4）试配平下列氧化还原反应方程式：
    Na₂Cr₂O₇   +   SO₂  +     H₂O  =     Cr(OH)(H₂O)₅SO₄ +    Na₂SO₄

碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

（1）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH在          范围内，使溶液中的       沉淀(写离子符号)。
（2）反应Ⅱ中加入NaNO₂的目的是               发生反应的离子方程式为                            
（3）在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，若参与反应的O₂有11.2 L（标准状况），则相当于节约NaNO₂的物质的量为           。
（4）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)²⁺离子，Fe(OH)²⁺可部分水解生成Fe₂(OH)₄²⁺ 聚合离子，该水解反应的离子方程式为                                                     
（5）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe²⁺及NO₃^－。为检验所得产品中是否含有Fe²⁺，应使用的最佳试剂为        。
A．溴水      B．KSCN溶液      C．NaOH溶液      D．酸性KMnO₄溶液

(12分)以下是用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、SiO₂)为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图：


回答下列问题：
（1）酸浸、过滤后滤液A中的金属阳离子是_______________________     _______。
（2）滤液B中加入NH₄HCO₃溶液的离子方程式                                   。
（3）煅烧FeCO₃生成产品I的化学反应方程式为___________      __________________。
（4）已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如如图所示，产品Ⅱ的化学式为　　　　　　，为了获得产品Ⅱ，向(NH₄)₂SO₄溶液中加入KCl溶液后，还需要进行的操作是　　　　　　　、趁热过滤、洗涤、干燥。
（5）检验产品Ⅱ晶体中是否含有少量的氯化物杂质需用到的试剂是_______________，进一步提纯产品Ⅱ的方法是________________；
（6）步骤Ⅲ中可选用______________(填序号)试剂调节溶液的pH。

A．稀硝酸

B．双氧水

C．氨水

D．高锰酸钾溶液

二氧化钛（TiO₂）又称钛白，工业上利用钛铁矿（主要成分FeTiO₃，其中铁为正二价）为原料，采用硫酸法制得，其工艺流程如下图所示

请回答：
（1）铁矿加入硫酸反应可制得硫酸氧钛，其反应的化学方程式为：
FeTiO₃+ 2H₂SO₄=(    )TiOSO₄+(          )+(            )；
（2）为了提高二氧化钛的纯度,需要除去浸出液中的Fe³⁺，则加入的试剂A为     ，需过量的原因是  。
（3）操作1是                                    。
（4）进行操作1时需将滤液1在70-75℃，压力8000Pa的条件下真空蒸发器中进行，其原因是为了防止      ，滤液2加水稀释使硫酸氧钛（TiOSO₄）水解生成偏钛酸（TiO₂·nH₂O），请写出该水解反应的化学方程式                      。

高纯六水氯化锶晶体(SrCl₂·6H₂O)具有很高的经济价值，工业上用难溶于水的碳酸锶（SrCO₃）为原料(含少量钡和铁的化合物等)，制备高纯六水氯化锶晶体的过程为：

已知： Ⅰ. SrCl₂·6H₂O 晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。
Ⅱ.有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5
沉淀完全的pH	3.7	9.7

 
（1）操作①加快反应速率的措施有                              (写一种)。
碳酸锶与盐酸反应的离子方程式                            。
（2）酸性条件下，加入30% H₂O₂溶液，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，其离子方程式为          。
（3）在步骤②-③的过程中，将溶液的pH值由1调节至4时，宜用的试剂为_______。
A．氨水      B．氢氧化锶粉末     C． 氢氧化钠     D．碳酸钠晶体
（4）操作③中所得滤渣的主要成分是             (填化学式)。
（5）步骤④的操作是               、                 。
（6）工业上用热风吹干六水氯化锶，适宜的温度是     
A．50~60℃      B．70~80℃       C．80~100℃       D．100℃以上  

某研究性学习小组利用废旧铅蓄电池阴、阳极填充物------铅膏（含PbO、PbO₂、PbSO₄）制备电绝缘材料三盐基硫酸铅（3PbO•PbSO₄•H₂O），进行资源回收研究，设计实验流程如下：

（1）步骤①铅膏中PbSO₄与Na₂CO₃溶液反应转化为PbCO₃，说明溶解度：PbSO₄       （填“＞”或“＜”）PbCO₃。
（2）步骤①中PbO₂转化为PbCO₃的离子方程式是（请配平此离子方程式）：

（3）将步骤①和④的滤液合并，加入          PH＝7，再经过         、冷却结晶、
          、洗涤、干燥，可获得Na₂SO₄•10H₂O晶体。
（4）若铅膏的质量为78g，步骤①中PbO₂和PbSO₄全部转化为PbCO₃，且PbO未发生反应；步骤②中共收集到5.6LCO₂(标准状态)，步骤③中获得90.9 g PbSO₄,则铅膏中PbO的质量分数为            （假设流程中原料无损失）。

高铁酸钠（Na₂FeO₄）具有很强的氧化性，是一种新型的绿色非氯净水消毒剂和高容量电池材料。以粗FeO（含有CuO、Al₂O₃和SiO₂等杂质）制备高铁酸钠的生产流程如下：

已知：NaClO不稳定，受热易分解。回答下列问题：
（1）高铁酸钠（Na₂FeO₄）中铁元素的化合价为            。
粗FeO酸溶过程中通入高温水蒸气，其目的是　　　　　　　              　　　。
（2）操作Ⅰ目的是得到高纯度FeSO₄溶液，氧化Ⅰ后的溶液中如果滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，由此推测氧化Ⅰ反应的离子方程式为　　　                  　　　　。
（3）本工艺中需要高浓度NaClO溶液，可用Cl₂与NaOH溶液反应制备：
①Cl₂与NaOH溶液反应的化学方程式为_____________________________________。
②在不同温度下进行该反应，反应相同一段时间后，测得生成NaClO浓度如下：

温度/^0C	15	20	25	30	35	40	45
NaClO浓度/mol·L^-1	4.6	5.2	5.4	5.5	4.5	3.5	2

请描述随温度变化规律：温度小于30℃时，NaClO浓度随温度升高而增大；温度高于30℃时，____________________________________________________。NaClO浓度随温度变化具有上述规律的原因为：________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________。