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       ；

（12 分）钛铁矿的主要成分为FeTiO₃(可表示为FeO·TiO₂)，含有少量MgO、CaO、SiO₂等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂和磷酸亚铁锂LiFePO₄)的工业流程如下图所示：

已知：FeTiO₃与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO₃＋4H^＋＋4Cl^－===Fe^2＋＋TiOCl₄^2－＋2H₂O。
（1）若在实验室中煅烧固体混合物，会用到多种硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有       (填仪器名称)。流程中多次涉及沉淀，则洗涤沉淀的方法是       。
（2）生产中利用滤渣A制备半导体的反应是       。
（3）滤液B中TiOCl₄^2－转化生成TiO₂的离子方程式是       。
（4）反应②中固体TiO₂转化成(NH₄)₂Ti₅O₁₅溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度有关，反应温度过高时，Ti元素浸出率会下降，其原因是       。
（5）写出由滤液D生成FePO₄的离子方程式       。由滤液D制备LiFePO₄的过程中，所需双氧水与H₂C₂O₄的物质的量比是       。

（共12分）一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co₂O₃·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。
从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如下：

（1）过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为                。
（2）过程II中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出钴。则浸出钴的化学反应方程式为（产物中只有一种酸根）                。在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因_______________。
（3）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)₃，碳酸钠溶液在产生Al(OH)₃时起重要作用，请写出该反应的离子方程式____________________。
（4）碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是__________。
（5）CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl₂溶液。CoCl₂含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl₂吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。下图是粉红色的CoCl₂·6H₂O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是______。

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___________。

(15分)纯净的过氧化钙（CaO₂）是白色粉末，难溶于水，不溶于乙醇、乙醚，常温下较为稳定，是一种新型水产养殖增氧剂，常用于鲜活水产品的运输。已知：在实验室可用钙盐制取CaO₂·8H₂O，再经脱水制得CaO₂。其制备过程如下：

（1）“溶解”过程需要的玻璃仪器有                       ，“沉淀”时需控制反应温度在0℃左右，比较简单易行的方法是                          。为检验“水洗”是否合格，可取少量洗涤液于试管中，再滴加            （填试剂），无明显现象说明“水洗”合格。
（2）“沉淀”时发生反应的离子方程式为                                                  ；
该制法的副产品为             （填化学式）；若称取11.1克无水CaCl₂，理论上应该量取质量分数30﹪、密度1.1g/cm³的H₂O₂溶液          mL。
（3）测定产品中CaO₂的含量的实验步骤是：
第一步，准确称取a g产品于有塞锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体，再滴入少量2 mol/L的H₂SO₄溶液，充分反应；
第二步，向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液；
第三步，逐滴加入浓度为c mol/L的Na₂S₂O₃溶液至反应完全，消耗Na₂S₂O₃溶液V mL。
【已知：I₂+2S₂O₃^2－→ 2I^－+S₄O₆^2－（无色）】
①第三步中说明反应恰好完全的现象是                                                      
②CaO₂的质量分数为                   (用字母表示)；
③某同学第一步和第二步的操作都很规范，第三步滴速太慢，这样测得的CaO₂的质量分数可能      
             （填“偏高”、“偏低”、“无影响”、“不能确定”）。    

(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＝                    

（2014届山东省青岛市高三3月第一次模拟考试（第二套）理综化学试卷）
用菱锰矿（MnCO₃）常含有Fe₂O₃、FeO、HgCO₃·2HgO等杂质，工业常用菱锰矿制取锰，工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）向粗液1中加入的水最后需要           方法才能达到技术要求。
（2）流程中用的空气是用膜分离法制备的富氧空气，该方法的原理是            。
（3）净化剂主要成分为(NH₄)₂S，粗液2中发生主要反应的离子方程式为         。
（4）写出阳极的电极反应式           。说明电解液循环的原因               。
（5）写出铝热法炼锰的化学方程式                              。

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        。

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___________________％。

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            。

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。

锶（Sr）为第五周期ⅡA族元素，其化合物六水氯化锶（SrCl₂·6H₂O）是实验室重要的分析试剂，工业上常以天青石（主要成分为SrSO₄）为原料制备，生产流程如下：

已知：① 经盐酸浸取后，溶液中除含有Sr²⁺和Cl^－外，还含有少量Ba²⁺杂质；
② SrSO₄、BaSO₄的溶度积常数分别为3.3×10^－7、1.1×10^－10；
③ SrCl₂·6H₂O的摩尔质量为：267 g/mol。
（1）天青石焙烧前先研磨粉碎，其目的是_________________________________________。
（2）隔绝空气高温焙烧，若0.5 mol SrSO₄中只有S被还原，转移了4 mol电子。写出该反应的化学方程式：_____________________________________________。
（3）为了得到较纯的六水氯化锶晶体，过滤2后还需进行的两步操作是_______________。
（4）加入硫酸的目的是______________________。为了提高原料的利用率，滤液中Sr²⁺的浓度应不高于_________ mol/L（注：此时滤液中Ba²⁺浓度为1×10^－5 mol/L）。
（5）产品纯度检测：称取1.000 g产品溶解于适量水中，向其中加入含AgNO₃ 1.100×10^－2 mol的AgNO₃溶液（溶液中除Cl^―外，不含其它与Ag⁺反应的离子），待Cl^―完全沉淀后，用含Fe³⁺的溶液作指示剂，用0.2000 mol/L的NH₄SCN标准溶液滴定剩余的AgNO₃，使剩余的Ag⁺ 以AgSCN白色沉淀的形式析出。
①滴定反应达到终点的现象是_________________________________________。
②若滴定过程用去上述浓度的NH₄SCN溶液20.00 mL，则产品中SrCl₂·6H₂O的质量百分含量为______________（保留4位有效数字）。

（2014届广东省梅州市高三3月总复习质检理综化学试卷）
用含有A1₂0₃、SiO₂和少量FeO·xFe₂O₃的铝灰制备A1₂(SO₄)₃·18H₂O。工艺流程如下：

（一定条件下，MnO₄ ^- 可与Mn²⁺反应生成MnO₂）
已知：生成氢氧化物沉淀的pH

	Al（OH）3	Fe（OH）2	Fe（OH）3
开始沉淀时	3．4	6．3	2．7
完全沉淀时	5．2	9．7	3．2

 
（1）H₂S0₄溶解A1₂0₃的离子方程式是                     
（2）检验滤液中还存在Fe^2＋的方法是               (注明试剂、现象)。
（3）“除杂”环节有如下几个步骤，（Ⅰ）向滤液中加入过量KMnO₄溶液，调节溶液的pH为3．2；（Ⅱ）加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色:（ Ⅲ）加入MnSO₄至紫红色消失，过滤。
①步骤Ⅰ的目的：          ；调节溶液的pH为3．2的目的是                  。
②向Ⅱ的沉淀中加入浓HCl并加热，能说明沉淀中存在MnO₂的现象是            ，写出其反应方程式：                                                               ；
③Ⅲ中加入MnS0₄的目的是            。
（4）从多次循环使用后母液中可回收的主要物质是                     。（填化学式）

（2014届福建省漳州市八校高三第三次联考理综化学试卷）
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，一种综合利用工艺设计如下：

（1）“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为__________   、____________。
（2）“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有_____  ________、_____  ______。（写出两个）
（3）物质X的化学式为___________。“碱溶”时反应的主要离子方程式为：Fe³⁺+3OH^- = Fe(OH)₃↓；                                      。
（4）已知Fe³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4为了获得产品Al(OH）₃，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO₃一种试剂，后续操作过程是                       。
（5）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：                                         。