高中化学晶格能的应用填空题

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[Fe(OH)SO₄]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如下表：

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

 
回答下列问题：
（1）加入过量废铁屑的目的是                         。
（2）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH，使溶液中的________（选填“Fe^3＋”、“Fe^2＋”或“Al^3＋”）沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是                        。
（3）反应Ⅱ的离子方程式为                         。在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，O₂与NaNO₂在反应中均作         。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，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Fe^2＋及NO₃^-。为检验所得产品中是否含有Fe^2＋，应使用的试剂为       。
A．氯水     B．KSCN溶液     C．NaOH溶液     D．酸性KMnO₄溶液
（6）将11.9 g Mg、Al、Fe组成的合金溶于足量的NaOH溶液中，合金质量减少了2.7 g。另取等质量的合金溶于过量稀硝酸中，生成了6.72 L（标准状况下）NO，向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液恰好使Mg^2＋、Al^3＋、Fe^3＋完全转化为沉淀，则沉淀质量为       。
A．22.1 g      B．27.2 g        C．30 g          D．无法确定

铬铁矿主要成分为FeO·Cr₂O₃，含有SiO₂、Al₂O₃等杂质。工业上用铬铁矿制备红矾钠(Na₂Cr₂O₇)的流程如下图所示：

煅烧时反应为：4 FeO·Cr₂O₃+7 O₂ +20 NaOH8 Na₂CrO₄ + 4 NaFeO₂+10 H₂O
（1）步骤①是在坩埚中进行煅烧，可用作此坩埚材料的是     。

A．铁

B．氧化铝

C．石英

D．陶瓷

（2）步骤①煅烧反应极慢，需要升温至NaOH呈熔融状态，反应速率才加快，其原因为______。
（3）步骤②中NaFeO₂会强烈水解生成氢氧化铁沉淀，其化学方程式为                 。
（4）将五份滤液1分别在130℃蒸发1小时，各自冷却到不同温度下结晶，保温过滤，所得实验数据如下表。根据数据分析，步骤③的最佳结晶温度为___________。

（5）步骤④中滤渣3的成分是_________________________。
（6）假设该流程中铬元素完全转化为红矾钠，则该铬铁矿中铬元素的质量分数为_____（用含m₁、m₂的代数式表示）。

江苏省东海县矿产丰富，除了水晶制品名扬天下外，蛭石、蛇纹石等矿石储量大，品位高，其相关的耐火、保温隔热材料(主要成分为MgO、Al₂O₃)工业也较发达。某中学化学探究小组通过查阅相关资料，对蛭石的组成进行了实验探究。
Ⅰ.相关资料：①蛭石的成分可看成是由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成；
②氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Mg(OH)2	Al(OH)3
沉淀的pH范围	1.5～4.1	9.4～12.4	3.3～5.2

 
Ⅱ.相关实验：

Ⅲ.实验数据：
①矿石样品质量为：8.22 g
②实验过程中得到固体的质量：A—2.40 g、D—2.14 g、F—1.56 g
③每次转化所得固体成分只有一种
请你根据以上内容和中学化学知识回答以下问题：
(1)过滤操作需要的玻璃仪器有：_____________________________________。
(2)写出由D制一种红色颜料的化学方程式：_____________________________________。
(3)工业上的耐火材料通常由F及滤液E进一步转化而成，请你根据滤液E中可能含有的成分，设计一个从滤液E制取耐火材料的实验方法：__________________________。
(4)滤液B与NaOH溶液反应时，应控制溶液的pH在7～8之间，这是因为_______________________________________________________。
(5)通过计算，写出用氧化物的形式表示蛭石组成的化学式：___________________________。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式                                 。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式                ；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式                。
（3）“加Na₂CO₃调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为                        ，加入萃取剂的目的是                           。
（4）制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是                           。
（5）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量HNO₃酸化的AgNO₃溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100%，其原因可能是                           。（答一条即可）

以硫铁矿（主要成分为FeS₂）为原料制备氯化铁晶体（FeCl₃·6H₂O）的工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）在一定条件下，SO₂转化为SO₃的反应为2SO₂（g）＋O₂（g）2SO₃（g），该反应的平衡常数表达式为K＝________；过量的SO₂与NaOH溶液反应的化学方程式为
_____________________________________________________________。
（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是________、________。
（3）通氯气氧化时，发生的主要反应的离子方程式为____________；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为________（写化学式）。

锂被誉为“金属味精”，以LiCoO₂为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β锂辉矿(主要成分为LiAlSi₂O₆，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：

已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
开始沉淀pH	2.7	3.7	9.6
完全沉淀pH	3.7	4.7	11

②Li₂CO₃在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃	0	10	20	50	75	100
Li2CO3的溶解度/g	1.539	1.406	1.329	1.181	0.866	0.728

请回答下列问题：
（1）用氧化物形式表示LiAlSi₂O₆的组成：__________________________。
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是__________________________________。
（3）写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式：________________________。
（4）洗涤所得Li₂CO₃沉淀要使用________(选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是__________________________________。
（5）电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是
________________________________________。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿(主要成分为Co₂O₃、Co(OH)₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等)制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：(金属离子浓度为：0.01mol/L)

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

 
③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110~120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式________________________。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式_____________________________；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式_______________。
（3）“加Na₂CO₃调pH至a”,过滤所得到的沉淀成分为                   。
（4）“操作1”中包含3个基本实验操作，它们依次是_________、__________和过滤。制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是__________________。
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是_________；其使用的最佳pH范围是________________。

A．2.0~2.5     B．3.0~3.5         C．4.0~4.5     D．5.0~5.5
（6）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量AgNO₃溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100％，其原因可能是_____________________。（答一条即可）

某化工厂以软锰矿、闪锌矿（除主要成分为MnO₂、ZnS外还含有少量的FeS、CuS、Al₂O₂等物质）为原料制取Zn和MnO₂．
（1）在一定条件下，将这两种矿粉在硫酸溶液中相互作用，配平如下的化学方程式：

（2）将所得含有Mn²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、Zn²⁺的酸性溶液按图1的工业流程进行处理得到溶液（Ⅳ）、电解溶液（Ⅳ）即得MnO₂和Zn．

a．操作中①中加Zn粉后发生反应的离子方程式为：              、            ．
b．操作②中加入MnO₂的作用是              ；反应的离子方程式是               ．
c．操作③中所加碳酸盐的化学式是              ．
（3）电解法制备高锰酸钾的实验装置示意图（图中阳离子交换膜只允许K⁺离子通过）：

①阳极的电极反应式为              ．
②若电解开始时阳极区溶液为1.0L0.40mol/LK₂MnO₄溶液，电解一段时间后，溶液中为6：5，阴极区生成生成KOH的质量为              ．（计算结果保留3位有效数字）
（4）已知25℃时，K_sp[Mg（OH）₂]=5.6×10^﹣12，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^﹣20，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^﹣38，K_sp[Al（OH）₃]=1.1×10^﹣33，
①在25℃下，向浓度均为0.1mol•L^﹣1的AlCl₃和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，先生成           沉淀（填化学式）
②用MgCl₂和AlCl₃的混合溶液（A）与过量氨水（B）反应，为使Mg²⁺、Al³⁺同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入               反应物．
③溶液中某离子物质的量浓度低于1.0×10^﹣5mol•L^﹣1时，可认为已沉淀完全．现向一定浓度的AlCl₃和FeCl₃的混合溶液中逐滴加入氨水，当Fe³⁺完全沉淀时，测定c（Al³⁺）=0.2mol•L^﹣1．此时所得沉淀中      （填“还含有”或“不含有”）Al（OH）₃．

软锰矿（主要成分为MnO₂）可用于制备锰及其化合物。
（1）早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成Mn₃O₄，再利用铝热反应原理制得锰，该铝热反应的化学方程式为              。
（2）现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示：

下表为t℃时，有关物质的pK_sp（注：pK_sp =－lgK_sp）。

物质	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Ca(OH)2	Mn(OH)2	CuS	CaS	MnS	MnCO3
pKsp	37.4	19.32	5.26	12.7	35.2	5.86	12.6	10.7

软锰矿还原浸出的反应为：12MnO₂ + C₆H₁₂O₆ + 12H₂SO₄＝12MnSO₄ + CO₂↑+18H₂O
①该反应中，还原剂为__________。写出一种能提高还原浸出速率的措施：              。
②滤液1的pH              （填“＞”、“＜”或“＝”）MnSO₄浸出液的pH。
③加入MnF₂的主要目的是除去                （填Ca²⁺、Fe³⁺或Cu²⁺）
（3）由MnSO₄制取MnCO₃
往MnSO₄溶液中加入过量NH₄HCO₃溶液，，该反应的离子方程式为_____________________；若往MnSO₄溶液中加入(NH₄)₂CO₃溶液，还会产生Mn(OH)₂，可能的原因有：MnCO₃(s) + 2OH^－(aq)Mn(OH)₂(s) + CO₃^2-(aq)，t℃时，计算该反应的平衡常数K＝               （填数值）。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式                         。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式                             ；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式                     
（3）“加Na₂CO₃调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为                   ，加入萃取剂的目的是                              。
（4）制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是                    。
（5）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量HNO₃酸化的AgNO₃ 溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100%，其原因可能是                。（答一条即可）

Ni元素化合物在生活中有非常重要的应用。纳米NiO可以制备超级电容器，NiOOH是制作二次电池的重要材料。现以NiSO₄为原料生产纳米NiO和NiOOH流程如下：

（1）制备NiOOH过程中，NiSO₄溶液配制方法__________________；过滤、洗涤后，得到Ni(OH)₂固体，如何证明Ni(OH)₂已经完全洗净______________；NaClO氧化Ni(OH)₂的离子方程式为_________________。
（2） 已知Ksp[Ni(OH)₂] ＝ 2×10^－15。室温下，欲加入一定量 NaOH固体使1L 含有0.001 mol·L^－1的NiSO₄和0.0001 mol·L^－1的H₂SO₄溶液中残留c(Ni^2＋)≤2×10^－7 mol·L^－1，并恢复至室温，所加入的NaOH的固体质量至少为________g。
（3）NH₃·H₂O的浓度对纳米NiO的产率产生很大影响。右图为NiSO₄的物质的量一定时，不同的反应物配比对纳米氧化镍收率的影响。请解释反应物NH₄HCO₃ 和NiSO₄的物质的量比在2.5至4.0时，收率升高的原因__________________。
（4）制备纳米 NiO 时，加入一些可溶于水的有机物（如：吐温—80）能制得更优质的纳米材料，原因是__________________。
（5）沉降体积是超细粉体的一个重要参数，若颗粒在液相中分散性好，则沉降体积较小；若颗粒分散性较差，则易引起絮凝沉降体积较大。右图是吐温—80 的加入量与前体在液体石蜡中沉降体积的关系曲线。
通过右图分析，吐温—80的最佳加入量为__________mL。
（6）NiOOH是制备镍镉电池的原料，某镍镉电池的总反应为
Cd＋2NiOOH + 2H₂OCd(OH)₂+ 2Ni(OH)₂
该电池放电时正极电极反应式为______________________________。

磷及其化合物的应用非常广泛，以废铁屑等为原料合成磷酸亚铁锂的前驱体的制备流程如下：

回答下列问题：
（1） H₂ O₂的电子式为              ；Na₂HPO₄,的电离方程式为_____________。
（2）废铁屑要用热的Na₂CO₃溶液洗涤的目的是_____________。
（3）为了加快铁屑的溶解速率，除适当增大硫酸的浓度外，还可采取的措施是               （任写一种）；氧化时H₂O₂作              （填“氧化剂”或“还原剂”）。
（4）沉铁时，溶液中的Fe³⁺与HPO₄^2-反应生成FePO₄·2H₂O沉淀的离子方程式为               。
（5） FePO₄与Li₂CO₃及C在高温条件下生成LiFePO₄和CO的化学方程式为                 ；高温成型前，常向LiFePO₄中加入少量活性炭，其作用是可以改善成型后LiFePO4的导电性能和__________。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至时，失去结晶生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式                     。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式                         ；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式                    。
（3）“加Na₂CO₃调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为                        ，加入萃取剂的目的是                            。
（4）制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是                           。
（5）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量HNO₃酸化的AgNO₃溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100%，其原因可能是                                。（答一条即可）

(16分)硫酸铅(PbSO₄)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿(PbS)直接制备硫酸铅粉末的流程如下：

已知：（ⅰ）PbCl₂(s)+2Cl^－(aq)PbCl₄^2－ (aq) △H＞0
（ⅱ）K_sp(PbSO₄)＝1.08×10^－8，K_sp(PbCl₂)＝1.6×10^－5
（ⅲ）Fe^3＋、Pb^2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、7.04
（1）步骤Ⅰ中FeCl₃溶液与PbS反应生成PbCl₂和S的离子方程式为                     ，步骤Ⅰ中另一个反应是H₂O₂与FeCl₂、盐酸反应生成FeCl₃，实现FeCl₃的重复利用，其离子方程式为          ，加入盐酸的另一个目的是为了控制pH在0.5～1.0，原因是                             。
（2）用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因                           。
（3）写出PbCl₂晶体转化为PbSO₄沉淀的离子方程式                                  。
（4）滤液3是               。
（5）铅蓄电池的电解液是稀硫酸(22%~28%)，充电后两个电极上沉积的PbSO₄分别转化为PbO₂和Pb，铅蓄电池充电时阴极的电极反应式为                                。

氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO₃，含少量FeCO₃ )为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

生成氢氧化物沉淀的pH

	Mg(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
开始沉淀时	9.4	6.3	1.5
完全沉淀时	12.4	8.3	2.8

 
（1）MgCO₃与稀硫酸反应的离子方程式为                         。
（2）加氨水调节溶液的PH范围为               。
（3）滤渣2 的成分是           (填化学式)。
（4）煅烧过程存在以下反应：
2MgSO₄+C2MgO+2SO₂↑+CO₂↑
MgSO₄+CMgO+SO₂↑+CO↑
MgSO₄+3CMgO+S↓+3CO↑
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。

①D中收集的气体是          (填化学式)。
②B中盛放的溶液是          (填字母)。
a．NaOH 溶液 b．Na₂CO₃溶液  c．稀硫酸 d．KMnO₄溶液
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为+4，写出该反应的离子方程式：                             。