高中化学晶格能的应用填空题

利用钛白工业的副产品FeSO₄（含少量重金属离子）可以生产电池级高纯超微细草酸亚铁。其工艺流程如下：

已知：①5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
②5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
（1）沉淀过程的反应温度为40℃，温度不宜过高的原因除了控制沉淀的粒径外，还有___________；
（2）滤液经处理可得到副产品___________；
（3）实验室测定高纯超微细草酸亚铁组成的步骤依次为：
步骤1：准确称量一定量草酸亚铁样品，加入25mL 2mol/L的H₂SO₄溶解
步骤2：用0.2000mol/L标准KMnO₄溶液与其反应，消耗其体积30.40mL。
步骤3：向滴定后的溶液中加入2g Zn粉和5mL 2mol/L的H₂SO₄溶液，将Fe³⁺还原为Fe²⁺
步骤4：过滤，滤液用上述标准KMnO₄溶液进行反应，消耗溶液10.00mL．
则样品中C₂O₄^2-的物质的量为__________；（写出计算过程）；
（4）将一定量高锰酸钾溶液与酸化的草酸亚铁溶液混合，测得反应液中Mn²⁺的浓度随反应时间t的变化如图，其变化趋势的原因可能为__________；

[化学选修2——化学与技术]
信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组，将一批废弃的线路析简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：

请回答下列问题：
（1）第①步Cu与酸反应的所有的离子方程式为_______；得到滤渣1的主要成分为___________。
（2）第②步加H₂O₂的作用是___________，使用H₂O₂的优点是___________，调溶液pH的目的是使________________生成沉淀。
（3）用第③步所得CuSO₄·5H₂O制备无水CuSO₄的方法是_______________________。
（4）由滤渣2制取Al₂（S0₄）₃•18H₂O，探究小组设计了三种方案：

上述三种方案中，________方案不可行，原因是________________从原子利用率角度考虑，__________方案更合理。

下图是传统的工业生产金属铝的基本流程图。结合铝生产的流程图回答下列问题：

（1）工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品__________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
（2）在金属铝的冶炼中加入冰晶石和氟化钙的目的是________
（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期进行更换，原因是氧化铝溶解并和部分冰晶石发生反应生成Al₂OF₆^2－，写出该反应的离子方程式________________。若电解的总反应为2Al₂O₃+3C3CO₂+4Al，则阳极的电极反应式为_______________。
（4）冰晶石能在碱性溶液中分解，写出冰晶石与足量NaOH溶液反应生成两种钠盐的化学方程式______________。
（5）已知生产1mol铝消耗的电能为1.8x10⁶J，9g铝制饮料罐可回收能量为0.2kJ，则铝制饮料罐的热回收效率η=_____________。（热回收效率= 回收能量/生产耗能x100%）

随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金维生素”。工业上回收废钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂）中钒的主要流程如下：

已知：（1）V₂O₅和NH₄VO₃均为难溶物，VOSO₄和(VO₂)₂SO₄均为易溶物。
（2） VO₂⁺+H₂C₂O₄+H⁺ →  VO²⁺ + CO₂↑+ H₂O
回答下列问题：
（1）步骤②的目的是                                    。
（2）步骤③的变化过程可简化为(HA表示有机萃取剂)：
VOSO₄ (水层)+ 2HA（有机层）VOA₂(有机层）+ H₂SO₄(水层)，则步骤④中可选择硫酸作反萃取的原因是                      。
（3）若ClO₃^-将被还原为Cl^-,请写出骤⑤中发生反应的离子方程式为                  。
（4）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定操作⑤后溶液中含钒量的步骤为：取10.0mL0.1mol/LH₂C₂O₄溶液于锥形瓶中，加入指标剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时，消耗待测液的体积为10.00mL，由此可知(VO₂)₂SO₄溶液钒元素的含量为          g/L。
（5）V₂O₅可用金属(如Ca、Al)热还原法获得钒，则金属铝热还原制得钒的化学方程式为         。

已知草酸镍晶体（NiC₂O₄·2H₂O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（成分主 要是Ni，含有一定量的Al₂O₃、Fe、SiO₂、CaO等）制备草酸镍晶体的流程如图所示：

已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

金属离子	Fe^3+	Fe^2+	Al^3+	Ni^2+
开始沉淀的pH	1.1	5.8	3.0	6.8
完全沉淀的pH	3.2	8.8	5.0	9.5

 
②K_sp（CaF₂）=1.46×10^-10
③当某物质模拟高度小于1.0×10^-5mol．L^-1时，视为完全沉淀．
（1）请写出一种能提高酸浸速率的措施________________________________。
（2）试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式____________________。
（3）pH的调控范围为_____________，试用化学反应原理的相关知识解释滤渣Ⅱ的生成。
（4）写出“沉镍”时反应的离子方程式______，证明Ni²⁺已经沉淀完全的实验步骤及现象是________，
（5）操作a的内容为___________。

污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO₂，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下流程既脱除燃煤尾气中的SO₂，又制得电池材料MnO₂（反应条件已省略）．

请回答下列问题：
（3）已知：25℃、101kPa时，
Mn（s）+O₂（g）═MnO₂（s）△H=-520kJ•mol^-1
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297kJ•mol^-1
Mn（s）+S（s）+2O₂（g）═MnSO₄（s）△H=-1065kJ•mol^-1
SO₂与MnO₂反应生成无水MnSO₄的热化学方程式是____________________________________。
（2）用离子方程式表示用MnCO₃除去Al³⁺和Fe³⁺的原理（任选其一即可）：_______________。
（3）用离子方程式表示用MnS除去Cu²⁺和Ni²⁺的原理（任选其一即可）：___________________________。
（4）MnO₂是碱性锌锰电池的正极材料．碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是__________。
（5）MnO₂可作超级电容器材料．用惰性电极电解MnSO₄溶液可制得MnO₂，其阳极的电极反应式是__________。
（6）假设脱硫的SO₂只与软锰矿浆中MnO₂反应．按照图示流程，将am³（标准状况）含SO₂的体积分数为b%的尾气通入矿浆，若SO₂的脱除率为89.6%，最终得到MnO₂的质量为ckg，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于MnO₂____________kg。

硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。
已知：硼镁矿主要成分为Mg₂B₂O₅•H₂O，硼砂的化学式为Na₂B₄O₇•10H₂O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：

回答下列有关问题：
（1）硼砂溶于热水后，常用H₂SO₄调pH2～3制取H₃BO₃，反应的离子方程式为                   。X为H₃BO₃晶体加热脱水的产物，其与Mg制取粗硼的化学方程式为                      。
（2）MgCl₂·7H₂O需要在HCl氛围中加热，其目的是                   。若用惰性电极电解MgCl₂溶液，其阴极反应式为                  。
（3）镁-H₂O₂酸性燃料电池的反应机理为Mg+H₂O₂+2H⁺==Mg²⁺+2H₂O，则正极反应式为                      。若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中Mg²⁺离子浓度为                     。已知Ksp[Mg(OH)₂]=5．610^-12，当溶液pH=6时             (填“有”或“没有”)Mg(OH)₂沉淀析出。
（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI₃，BI₃加热分解可以得到纯净的单质硼。现将    0．020g粗硼制成的BI₃完全分解，生成的I₂用0．30mol·L^-1Na₂S₂O₃(H₂S₂O₃为弱酸)溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液18．00mL。盛装Na₂S₂O₃溶液的仪器应为           滴定管(填“酸式”或“碱式”)。该粗硼样品的纯度为                  。(提示：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-)

磁材氧化铁的化学名称是氧化铁（Fe₂O₃），它是电子、电信工业的磁性材料，工业上采用生产钛白粉的下脚料（含大量FeSO₄的废液）为原料来制备磁材氧化铁。

已知:煅烧中的化学反应方程式为：FeCO₃ → FeO + CO₂↑，4FeO + O₂ → 2Fe₂O₃
（1）用98%的H₂SO₄的配制500mL的20%的H₂SO₄，所需玻璃仪器是                   

A．玻璃棒

B．烧杯

C．漏斗

D．250mL容量瓶

E．500mL容量瓶         F．胶头滴管
（2）浓缩结晶后得到的晶体是                （填化学式），A中溶质是            ；此溶液中各
离子的浓度比较大小为：                                      。
（3） 20%H₂SO₄和铁皮的作用分别是                             。
（4）检验滤液中含有NH₄⁺的方法是                              。
（5）写出步骤“合成”中发生的化学变化（用化学方程式表示）：                    。

废旧显示屏玻璃种含有SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂、FeO等物质。某课题小组以此玻璃粉末为原料，制得Ce(OH)₄和硫酸铁铵矾[Fe₂(SO₄)₃·(NH₄)₂SO₄·24H₂O]，流程设计如下：

已知：Ⅰ.酸性条件洗，铈在水溶液中有Ce³⁺、Ce⁴⁺两种主要存在形式，Ce⁴⁺有较强氧化性；
Ⅱ.CeO₂不溶于稀硫酸，也不溶于氢氧化钠溶液。
回答以下问题：
（1）反应②中过氧化氢的作用是                   。
（2）反应③的离子方程式是                                 。
（3）已知有机物HT能将Ce³⁺从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：
2 Ce³⁺（水层）+6HT(有机层) ≒2 CeT₃ (有机层) +6H⁺（水层）
从平衡角度解释：向CeT₃（有机层）加入硫酸获得较纯的含Ce³⁺的水溶液的原因是                。
（4）硫酸铁铵矾[Fe₂(SO₄)₃·(NH₄)₂SO₄·24H₂O]广泛用于水的净化处理，其净水原理用离子方程式解释是                                 。
（5）相同物质的量浓度的以下三种溶液中，铵根离子浓度由大到小的顺序是                     。
a．Fe₂(SO₄)₃·(NH₄)₂SO₄·24H₂O      b．(NH₄)₂SO₄    c．(NH₄)₂CO₃
（6）用滴定法测定制得的Ce(OH)₄产品纯度。

若所用硫酸亚铁溶液在空气中露置一段时间后再进行滴定，则测得该Ce(OH)₄产品的质量分数         。(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)；称取14.00g硫酸铁铵样品，将其溶于水配制成100mL溶液，分成两等份，向其中一份加入足量氢氧化钠溶液，过量洗涤沉淀并烘干灼烧至恒重得到1.60g固体；向另一份溶液中加入0.5mol/L硝酸钡溶液100mL，恰好完全反应。则该硫酸铁铵的化学式为                  。

(15分)铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al₂O₃和冰晶石（Na₃AlF₆）混合熔融电解制得．
①铝土矿的主要成分是Al₂O₃和SiO₂等。从铝土矿中提炼Al₂O₃的流程如图1所示：

图1

图2
②以萤石（CaF₂）和纯碱为原料制备冰晶石的流程如图2所示：
回答下列问题：
（1）写出反应1的化学方程式                     ；                      。
（2）滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是______，反应2的离子方程式为______；
（3）E可作为建筑材料，化合物C是______，写出由D制备冰晶石的化学方程式______；
（4）电解制铝的化学方程式是______，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是______。

活性ZnO俗称锌白，能改进玻璃的化学稳定性，可用于生产特种玻璃。工业上由粗锌ZnO（含FeO、CuO等）制备ZnO，采取酸浸入、净化除杂、中和沉淀、干燥等步骤，工艺如下：

（1）该流程中物质X可以是下列中的 （ ）

A．ZnO

B．NaOH

C．Zn（OH）2

D．Na2CO3

（2）已知ZnO为两性氧化物，与氢氧化钠溶液反应可生成可溶性的锌酸盐（ZnO₂^2-),写出反应的离子方程式                ；
（3）写出加入H₂O₂时发生反应的离子方程式         ；
（4）加入Zn后，过滤所得的滤渣有              ；
（5）上述流程中多次用到了过滤操作，请写出过滤时用到的玻璃仪器：          ；
（6）检验滤液A中溶质的阴离子的方法是              。
（7）取碱式碳酸锌水合物6.82g，溶于盐酸中生成二氧化碳448mL（标况下），溶解过程消耗氯化氢0.12摩尔，若该碱式盐中氢元素的质量分数为1.76%，试推测该碱是碳酸锌水合物的化学式是                   。

亚氯酸钠（NaClO₂）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO₂的主要流程如下。

（1）Ⅰ、Ⅲ中发生反应的还原剂分别是           、            （填化学式）。
（2）Ⅱ中反应的离子方程式是                          。
（3）A的化学式是        ，装置Ⅲ中A在            极区产生。
（4）ClO₂是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。写出该制备反应的化学方程式                       。
（5）NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl。取等质量变质前后的NaClO₂试样均配成溶液，分别与足量FeSO₄溶液反应时，消耗Fe²⁺的物质的量              。（填“相同”，“不同”或“无法判断”）

二氧化锗一般由四氯化锗水解制得，被广泛用于制作高纯金属锗、化工催化剂及电子器件等。现以含锗烟尘(主要含GeO₂、SiO₂和ZnO)为原料可制备GeO₂，其工艺流程图如下：

已知；GeO₂是两性氧化物；GeCl₄易水解，沸点为86.6 ℃。
（1）第①步滤渣的主要成分有_       （填化学式），第④步操作所需的玻璃仪器为锥形瓶、牛角管、温度计、酒精灯、冷凝管和_       。
（2）第③步萃取时，锗的萃取率与（水相和有机相的体积比）的关系如图所示，从生产成本角度考虑，较适宜的的值为_       。

（3）第④步加入盐酸的作用_                            （答两点即可）。
（4）第⑤步反应的化学方程式是_                            。
（5）检验GeO₂·nH₂O是否洗涤干净的操作是_

辉铜矿是冶炼铜的重要原料。
（1）工业上冶炼粗铜的某种反应为：Cu₂S+O₂=2Cu+SO₂①当产生标况下11.2L气体时，转移电子数目为           ；
②将粗铜进行电解精炼，粗铜应与外电源的             极相接；若精炼某种仅含杂质锌的粗铜，通电一段时间后测得阴极增重ag，电解质溶液增重bg，则粗铜中含锌的质量分数为                 ；
（2）将辉铜矿、软锰矿做如下处理，可以制得碱式碳酸铜：

① 步骤I中用稀硫酸浸取矿石，为提高浸取率可采取的措施有      （任写一种）。
② 步骤Ⅱ中调节浸出液pH=3.5的作用是                               ；
③ 步骤Ⅰ中发生如下3个反应，已知反应Ⅰ中生成的硫酸铁起催化作用。请写出反应Ⅲ的化学方程式。
Ⅰ．Fe₂O₃+3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃+3H₂O
Ⅱ．Cu₂S+ Fe₂(SO₄)₃ = CuSO₄+CuS+2FeSO₄
Ⅲ．                                    。
④步骤Ⅱ中，碳酸氢铵参与反应的离子方程式为                        。

镍是有机合成的重要催化剂。某化工厂有含镍催化剂废品（主要成分是镍，杂质是铁、铝单质及其化合物，少量难溶性杂质）。某学习小组设计如下流程利用含镍催化剂废品制备硫酸镍晶体：

几种难溶碱开始沉淀和完全沉淀的pH：

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
开始沉淀	3.8	2.7	7.6	7.1
完全沉淀	5.2	3.2[来	9.7	9.2

 
回答下列问题：
（1）溶液①中含有金属的离子是              。
（2）用离子方程式表示加入双氧水的目的                                       。
（3）操作b调节溶液范围为3.2~7.1，其目的是           ，固体②的化学式为         。
（4）操作a和c需要共同的玻璃仪器是                  。上述流程中，防止浓缩结晶过
程中Ni²⁺水解的措施是                              。
（5）如果加入双氧水量不足或“保温时间较短”，对实验结果的影响是                   。
设计实验证明产品中是否含“杂质”：                         。（不考虑硫酸镍影响）
（6）取2.000 g硫酸镍晶体样品溶于蒸馏水，用0.2000 mol•L^-1的EDTA（Na₂H₂Y）标准溶液滴定至终点，消耗EDTA标准溶液为34.50 mL。反应为Ni²⁺+H₂Y^2-＝NiY^2-+2H⁺。计算样品纯度为         。（已知，NiSO₄•7H₂O相对分子质量为281，不考虑杂质反应）。