高中化学晶格能的应用填空题

(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                                。

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）。

(15分)草酸镍晶体(NiC₂O₄•2H₂O)可用于制镍催化剂，硫酸镍晶体(NiSO₄•7H₂O)主要用于电镀工业。某小组用废镍催化剂（成分为Al₂O₃、Ni、Fe、SiO₂、CaO等）制备草酸镍晶体的部分实验流程如下：

已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol•L^－1计算)：

②Ksp(CaF₂)= 1.46×10^－10      Ksp(CaC₂O₄)= 2.34×10^－9
（1）粉碎的目的是                        。
（2）保持其他条件相同，在不同温度下对废镍催化剂进行“酸浸”，镍浸出率随时间变化如图

“酸浸”的适宜温度与时间分别为            (填字母)。

A．30℃、30min	B．90℃、150min
C．70℃、120min	D．90℃、120min

（3）证明“沉镍”工序中Ni²⁺已经沉淀完全的实验步骤及现象是                             。
（4）将“沉镍”工序得到的混合物过滤，所得固体用乙醇洗涤、110℃下烘干，得草酸晶体。
①用乙醇洗涤的目的是               ；
②烘干温度不超过110℃的原因是                                。
（5）由流程中的“浸出液”制备硫酸镍晶体的相关实验步骤如下：
第1步：取“浸出液”，                        ，充分反应后过滤，以除去铁、铝元素；
第2步：向所得滤液中加入适量NH₄F溶液，充分反应后过滤，得“溶液X”；
第3步：                        ，充分反应后过滤；
第4步：滤渣用稍过量硫酸充分溶解后，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得硫酸镍晶体。
①请补充完整相关实验步骤(可选试剂：H₂SO₄溶液、NaOH溶液、HNO₃溶液、H₂O₂溶液)
②第2步中加入适量NH₄F溶液的作用是                          。

(12分)聚合硫酸铁铝(PFAS)是一种新型高效水处理剂。利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₃O₄、FeO、SiO₂等)为铁源、粉煤灰(主要成分为Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO等)为铝源，制备PFAS的工艺流程如下：

（1）“碱溶”时，Al₂O₃发生反应的化学方程式为                         。
（2）“酸溶Ⅱ”时，Fe₃O₄发生反应的离子方程式为                       。
（3）“滤渣Ⅰ”、“滤渣Ⅱ”在本流程中能加以利用的是                    。
（4）“氧化”时应控制温度不超过57℃，其原因是                        。
（5）“氧化”时若用酸性高锰酸钾溶液代替，发生反应的离子方程式是                       。
（6）酸度对絮凝效果和水质有显著影响。若产品中残留过多，使用时产生的不良后果是                                               

(10分)碳酸铈[Ce₂(CO₃)₃]为白色粉末，难溶于水，主要用作生产铈的中间化合物。它可由氟碳酸铈精矿经如下流程。
 
（1）氟碳酸铈的化学式为为CeFCO₃，该化合物中，Ce的化合价为             。
（2）氧化焙烧生成的铈化合物为二氧化铈(CeO₂)，其在酸浸时发生反应的离子方程式为           。
（3）试剂X是                。
（4）若试剂X改为氢氧化钠溶液，则反应生成难溶物—一氢氧化铈(Ⅲ)，其暴露于空气中时变成紫色，最终变成黄色的氢氧化高铈(Ⅳ)。氢氧化铈在空气中被氧化成氢氧化高铈的化学方程式为                                                  。
（5）取（4）中得到的Ce(OH)₄产品（质量分数为97%)1． 00 g，加硫酸溶解后，用0．1000mol·L^-1的FeSO₄溶液滴定至终点（铈被还原成Ce³⁺）,则需要滴加标准溶液的体积为         mL。

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
________________________________________。

（选做15分）硫酸铁铵[aFe₂(SO₄) ₃·b(NH₄) ₂SO₄·cH₂O]广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等。某化工厂以硫酸亚铁（含少量硝酸钙）和硫酸铵为原料，设计了如下工艺流程制取硫酸铁铵。

请回答下列问题：
（1）下列物质中最适合的氧化剂B是         ；
a．NaClO        b．H₂O₂        c．KMnO₄        d．K₂Cr₂O₇
反应的离子方程式                                        。
（2）上述流程中，用足量最适合的氧化剂B氧化之后和加热蒸发之前，需取少量检验Fe²⁺是否已全部被氧化，能否用酸性的KMnO₄溶液？ 并说明理由                           。（可用文字或方程式说明）
（3）检验硫酸铁铵中NH₄⁺的方法是                                     。
（4）称取14.00 g所得样品，将其溶于水配制成100 mL溶液，分成两等份，向其中一份中加入足量  NaOH溶液，过滤洗涤得到2.14 g沉淀；向另一份溶液中加入含0.05 mol Ba (NO₃)₂的溶液，恰好完 全反应。则该硫酸铁铵的化学式为______________________

新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位。可用作节能环保电动汽车的动力电池。磷酸亚铁锂（LiFePO₄）是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下：
方法一：将碳酸锂、乙酸亚铁［(CH₃COO) Fe］、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出。
方法二：将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。
在锂离子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子迁移的介质，该有机聚合物的单体之一（用M表示）的结构简式如下：

请回答下列问题：
（1）上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。其原因是                   。
（2）在方法一所发生的反应中， 除生成磷酸亚铁锂、乙酸外，还有       、       、       （填化学式）生成。
（3）在方法二中，阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为                       。
（4）写出M与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式：                                   。
（5）已知该锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时正极的电极反应式为                                。

钡盐行业生产中排出大量的钡泥，主要含有BaCO₃、BaSiO₃、BaSO₃、Ba(FeO₂)₂等。某主要生产BaCl₂、BaCO₃、BaSO₄的化工厂利用钡泥制取Ba(NO₃)₂，其部分工艺流程如下（已知溶液中Fe³⁺沉淀完全的pH=3.7）：

（1）酸溶后溶液中pH=1，Ba(FeO₂)₂与HNO₃的反应化学方程式为                。
（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是               。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为        （填化学式）；中和Ⅰ使溶液中    （填离子符号）的浓度减少（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）。

【化学——选修2：化学与技术】
锂电池在人们生产生活中的应用十分广泛，其消耗量巨大，对不可再生的金属资源造成了相当大的消耗。因此，锂离子的电池回收具有重要的意义。其中需要重点回收的是正极材料，其主要成分为钴酸锂（ LiCoO₂）、导电乙炔黑（一种炭黑）、铝箔以及有机粘接剂：
某工厂的回收工艺流程如下：

（1）上述工艺回收到的产物有                 。
（2）废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂，为了安全对拆解环境的要求是            。
（3）滤液用稀硫酸调pH时反应的离子方程式为                          。
（4）酸浸时反应的化学方程式为                       。如果用盐酸代替H₂SO₄和H₂O₂混合液中的H₂SO₄也能达到溶解的目的，但不利之处是                 。
（5）生成Li₂CO₃的化学反应方程式为              。已知Li₂CO₃在水中的溶解度随着温度升高而减小，最后一步过滤时应该                     。

钛及其化合物大量应用于航空、造船、电子、化学、医疗器械、电讯器材等各个领域。由钛铁矿（FeTiO₃）提取金属钛（海绵钛）的主要工艺流程如下（部分产物省略）：

（1）氯化的过程是将二氧化钛、碳粉混合，在高温条件下通入氯气制得TiCl₄和一种可燃性气体，该反应的化学方程式为           ；TiCl₄在室温下为无色液体，氯化后提纯四氯化钛的方法是过滤、____ 。
（2）还原过程是用过量的镁在高温条件下与TiCl₄反应制得海绵钛。写出此反应的化学方程式        。
（3）还原过程必须在1070 K的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是        。
（4）常温下，钛不与水、稀盐酸、稀H₂SO₄或稀HNO₃作用，但易溶于氢氟酸，推测其原因是       。

A．氢氟酸的酸性比其他酸强

B．氢氟酸的氧化性比其他酸强

C．氢氟酸的还原性比其他酸强

D．钛离子易与氟离子形成可溶性难电离物质

（5）上述工艺中，得到的海绵钛中可能含有金属镁，常温下除去该杂质应选用的试剂是稀盐酸或稀硫酸，不选择稀硝酸的原因是__                   __；若杂质只有金属镁的某海绵钛样品，去除杂质后质量减少十分之一，则该样品中n（Ti）：n（Mg）=             。

(15分)三氯氧磷（POCl₃）无色液体，易水解。用于制取染料中间体，有机合成的氯化剂和催化剂，阻燃剂。还常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。氯化水解法生产三氯氧磷的流程如下：

（1）在反应釜中氯化水解法生产三氯氧磷的化学方程式为      。反应中应控制氯气和水的质量比为3.94，若质量比过小，会导致三氯氧磷产率降低，试分析原因      。
（2）经吸收塔吸收后得到副产品，副产品为     （写名称）。
（3）通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量，实验步骤如下：
Ⅰ．取a g产品于锥形瓶中，加入足量NaOH溶液，待完全水解后加稀硝酸至酸性。
Ⅱ．向锥形瓶中加入0.1000 mol·L^－1的AgNO₃溶液40.00 mL，使Cl^－完全沉淀。
Ⅲ．向其中加入2 mL硝基苯，用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖。
Ⅳ．加入指示剂，用c mol·L^－1NH₄SCN溶液滴定过量Ag⁺至终点，记下所用体积。
已知：K_sp(AgCl)=3.2×10^－10，K_sp(AgSCN)=2×10^－12
①滴定选用的指示剂是      （选填字母），滴定终点的现象为      。
a．FeCl₂       b．NH₄Fe(SO₄)₂       c．淀粉       d．甲基橙
②实验过程中加入硝基苯的目的是      ，如无此操作所测Cl元素含量将会      （填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（4）氯化水解法生产三氯氧磷会产生含磷（主要为H₃PO₄、H₃PO₃等）废水，某研究小组想把含磷废水中磷元素转化为磷酸钙沉淀除去，实验操作为      。
可选用的试剂：漂白粉 生石灰 氯化

	最佳沉淀pH
磷酸氢钙	7.0——7.6
磷酸钙	9.0——11

 

Ba(OH)₂是重要的化工原料，工业上采用重晶石（主要成分为硫酸钡）和软锰矿（主要成分为二氧化锰，含有二氧化硅杂质）制备，同时得到碳酸锰等副产品。其工业流程如下：

已知：MnO₂为两性氧化物，MnO为碱性氧化物。
（1）高温还原过程中，硫酸钡被碳还原为BaS，然后水浸得到。投料时煤炭的量相对要多其作用除了使硫酸钡充分反应外，还有      。
（2）氧化时反应还生成MnO和一种固体产物，则该反应的化学方程式为      ，氧化时控制MnO₂与BaS的投料比在2~3之间，若投料比大于4，则Ba(OH)₂的转化率明显降低，原因可能是     
（3）酸化的离子反应方程式为      ，滤渣的主要成分为      。
（4）中和时通入氨气调节溶液的pH值，若pH值偏高，会造成碳酸锰不纯，原因是      。

某合作学习小组的同学拟用硼砂制取硼酸并测定硼酸样品的纯度。制备硼酸的实验流程如下：

（1）溶解硼砂时需要的玻璃仪器有：烧杯和      。
（2）用pH试纸测定溶液pH的操作方法为      。
（3）用盐酸酸化硼砂溶液生成硼酸的离子方程式为        。
（4）实验流程中缺少的步骤a、步骤b操作分别为     、       。
（5）硼酸酸性太弱不能用碱的标准溶液直接滴定，实验室常采用间接滴定法，其原理为：

滴定步骤为：

①滴定到终点时溶液颜色变化是     。
②若滴定到终点时消耗NaOH标准溶液22.00mL，则本次滴定测得的硼酸样品中硼酸的质量分数为     （假定杂质不反应）。
③若滴定时滴定管尖嘴部分有气泡，滴定过程中消失，将导致测得的结果     （选填：“偏大”、“偏小”或“不变”）。

氯酸镁[Mg(ClO₃)₂]常用作催熟剂、除草剂等，实验室制备少量Mg(ClO₃)₂•6H₂O的流程如下：

已知：
①卤块主要成分为MgCl₂•6H₂O，含有MgSO₄、FeCl₂等杂质。
②四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如图所示。

（1）“调节pH=4”可选用的试剂是            （填编号）。
①MgO    ②CuO     ③MgCO₃    ④Mg 
（2）加入BaCl₂的目的是除去杂质离子，检验杂质离子已沉淀完全的方法是                       。
（3）“滤渣”的主要成分为                      。
（4）加入NaClO₃饱和溶液发生反应为：MgCl₂+2NaClO₃═===Mg(ClO₃)₂+2NaCl，再进一步制取Mg(ClO₃)₂•6H₂O的实验步骤依次为：①蒸发、浓缩、结晶；②        ；③         ；④过滤、洗涤、干燥。
（5）将产品先用水洗涤，再用无水乙醇清洗。无水乙醇的作用是                  。
（6）产品中Mg(ClO₃)₂•6H₂O含量的测定：
步骤1：准确称量3.00g产品配成100mL溶液。
步骤2：取10mL于锥形瓶中，加入10mL稀硫酸和20mL 1.000mol•L^-1的FeSO₄溶液，微热。
步骤3：冷却至室温，用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液滴定至终点，此过程中反应的离子方程式为：
Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺===2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O。
步骤4：将步骤2、3重复两次，平均消耗K₂Cr₂O₇溶液15.00mL。
①写出步骤2中发生反应的离子方程式：                         。
②产品中Mg(ClO₃)₂•6H₂O的质量分数为                        。