高中化学晶格能的应用填空题

高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。
（1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄）的流程如图所示：

①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是：                                 。
②反应II的离子方程式为                                                  。
③高铁酸钾在水中既能消毒杀菌，又能净水，是一种理想的水处理剂．它能消毒杀菌是因为                它能净水的原因是                                  。
④已知25℃时Fe(OH)₃的Ksp = 4.0×10^-38，反应II后的溶液中c(Fe³⁺)=4.0×10^-5 mol/L,则需要调整        时，开始生成Fe(OH)₃（不考虑溶液体积的变化）。
（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾。①加入饱和KOH溶液的目的是：         。
②由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠   （填“大”或“小”）。

湿法	强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液
干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物

 
（3）干法制备K₂FeO₄的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为        。
（4）高铁电池是正在研制中的可充电干电池，高铁电池具有工作电压稳定， 放电时间长等优点，有人以高铁酸钾、二氧化硫和三氧化硫原料，以硫酸酸钾为电解质，用惰性电极设计成高温下使用的电池，写出该电池正极电极反应式：                      。

硼酸（H₃BO₃)大量应用于玻璃制造行业，以硼镁矿（2MgO•B₂O₃•H₂O、SiO₂及少量Fe₃O₄、CaCO₃、Al₂O₃)为原料生产硼酸的工艺流程如下：

已知：H₃BO₃在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g。Fe^{3 +}、Al³⁺、Fe^{2 +}和Mg²⁺以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3. 2、5.2、9.7和12.4。
（1）由于矿粉中含CaCO₃，“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器溢出，故应分批加入稀硫酸。该反应的化学方程式为                          。
（2）“浸出液”显酸性，含H₃BO₃和Mg²⁺、SO₄^2－，还含有Fe^{3 +}、Fe²⁺、Ca²⁺、Al³⁺等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H₂O₂和MgO，除去的杂质离子是        。H₂O₂的作用是                  (用离子方程式表示）。
（3）“浸取”后，采用“热过滤”的目的是                          。
（4）“母液”可用于回收硫酸镁，已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图，且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgSO₄•H₂O，应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩，                          。

硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：
（1）陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料，其中生产普通玻璃的主要原料有                     。
（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

①工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃-1800℃除生成粗硅外，也可以生产碳化硅，则在电弧炉内可能发生的反应的化学方程式为                       。
②在流化床反应的产物中，SiHCl₃大约占85%，还有SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl等，粗硅生成SiHCl₃的化学反应方程式                              。
（3）有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl₃的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和       ；SiHCl₃极易水解，其完全水解的产物为       。

物质	Si	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	SiH3Cl	HCl	SiH4
沸点/℃	2355	57.6	31.8	8.2	-30.4	-84.9	-111.9

 
（4）还原炉中发生的化学反应为：                                。
（5）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是       。

废旧碱性锌锰干电池内部的黑色物质A主要含有MnO₂、NH₄CI、ZnCI₂，还有少量的FeCI₂和炭粉，用A制备高纯MnCO₃，的流程图如下。

（1）碱性锌锰干电池的负极材料是_________(填化学式)。
（2）第Ⅱ步操作的目的是________________________。
（3）第Ⅳ步操作是对滤液a进行深度除杂，除去Zn²⁺的离子方程式为____________________。 (已知：Ksp(MnS)=2.5×10^-13，Ksp(ZnS)=1.6×10^-24)
（4）为选择试剂X，在相同条件下，分别用5 g黑色物质M进行制备MnSO₄的实验，得到数据如右表：

①试剂x的最佳选择是_________。
②第Ⅲ步中用选出的最佳试剂X与M的
主要成分反应的化学方程式为_________。
（5）第V步系列操作可按以下流程进行：

已知：MaCO₃难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解；Mn(OH) ₂开
始沉淀时pH为7.7。请补充完成以下操作：
操作1：___________________；操作2：过滤，用少量水洗涤2～3次
操作3：检测滤液，表明SO已除干净； 操作4：___________________；
操作5：低温烘干。

高铁酸钾（K₂FeO₄）有强氧化性，是一种安全性很高的水处理剂。
（1）高铁酸钾中铁元素的化合价是     ，它可以将废水中的亚硝酸钾（KNO₂）氧化，同时生成具有吸附性的Fe(OH)₃，该反应的化学方程式为                。
（2）某学习小组用废铁泥（主要成分为Fe₃O₃、FeO、CuO和少量Fe）制备高铁酸钾的流程如下：

①操作Ⅰ要在通风橱中进行，其原因是           。
②溶液A中含有的金属阳离子是             。
③25℃时，若将溶液B中的金属离子完全沉淀，应调节c(H⁺)小于      。（已知：i. Ksp[Fe(OH)₃]=2.7×10^-39、Ksp[Fe(OH)₂] =4.0×10^-17、Ksp[Cu(OH)₂] =1.6×10^-20；ii. 溶液中离子浓度小于10^-5 mol·L^-1时，可视为沉淀完全。）
④该小组经多次实验，得到如图结果，他们的实验目的是                。

（3）高铁酸钾还可以用电解法制取，电解池以铁丝网为阳极，电解液使用氢氧化钾溶液，其阳极反应式为               。

过氧化钙可以用于改善地表水质，处理含重金属粒子废水和治理赤潮，也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如下：

已知CaO₂·8H₂O呈白色，微溶于水，加热至350 ℃左右开始分解放出氧气。
（1）用上述方法制取CaO₂·8H₂O的化学方程式是________；
（2）检验“水洗”是否合格的方法是________；
（3）沉淀时常用冰水控制温度在0 ℃左右，其可能原因是(写出两种)：
①____________；②____________。
（4）测定产品中CaO₂的含量的实验步骤：
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^－1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^－1的Na₂S₂O₃溶液至反应完全，消耗Na₂S₂O₃溶液V mL。
【已知：】
①CaO₂的质量分数为____________(用字母表示)；
②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“不受影响”、“偏低”或“偏高”)，原因是_________。

氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）等杂质]的流程如下：

提示：在本实验条件下，Ni（Ⅱ）不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO₂。
回答下列问题：
（1）反应②中除掉的杂质离子是________，发生反应的离子方程式为________；在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是________。
（2）反应③的反应类型为________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有________。
（3）反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是______________。
（4）反应④中产物的成分可能是ZnCO₃·xZn（OH）₂。取干燥后的滤饼11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g，则x等于________。

工业生产Na₂S常用方法是无水芒硝(Na₂SO₄)一碳还原法，其流程示意图如下：

(1)若煅烧阶段所得气体为等物质的量的CO和CO₂。写出煅烧时发生的总反应方程式：______________________。
(2)用碱液浸出产品比用热水更好，理由是__________________。
(3)废水中汞常用硫化钠除去，汞的除去率与溶液pH和硫化钠实际用量与理论用量比值x的关系如图所示。为使除汞达到最佳效果，应控制条件是________________。

(4)取Na₂S(含少量NaOH)，加入到CuSO₄溶液中，充分搅拌，若反应后溶液pH＝4，此时溶液中c(S^2－)＝________mol·L^－1[已知：CuS的K_sp＝8.8×10^－36；Cu(OH)₂的K_sp＝2.2×10^－20(保留2位有效数字)]。
(5)纳米Cu₂O常用电解法制备，制备过程用铜棒和石墨棒做电极，Cu(NO₃)₂做电解液。电解生成Cu₂O应在________；该电极pH将________(填“升高”“不变”或“降低”)，用电极方程式解释pH发生变化的原因______________________。

钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减少环境污染。

请回答下列问题：
（1）Fe位于元素周期表中第________________周期，第_______________族。
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式                     。
（3）制备TiO₂的方法之一是利用TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因：
（4）反应后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于                  ℃即可。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	－25．0	648．8	714	1667
沸点/℃	136．4	1090	1412	3287

 
（5）用氧化还原滴定法测定TiO₂的质量分数：一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺，再以KSCN溶液作指示剂，用NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为M g/mol）试样w g，消耗c mol/L NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液V mL，则TiO₂质量分数为___________________。（用代数式表示）
（6）由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）。若不考虑生产过程中物质的任何损失，上述产业链中每合成6mol甲醇，至少需额外补充H₂                mol。

重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇•2H₂O）俗称红矾钠，在工业上有广泛的用途。我国目前主要是以铬铁矿（主要成份为FeO•Cr₂O₃，还含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等杂质）为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：

①中涉及的主要反应有：
主反应： 4FeO·Cr₂O₃＋8Na₂CO₃＋7O₂ 8Na₂CrO₄＋2Fe₂O₃＋8CO₂
副反应：SiO₂＋Na₂CO₃ Na₂SiO₃＋CO₂↑、Al₂O₃＋Na₂CO₃ 2NaAlO₂＋CO₂↑
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Mg(OH)2	Cr(OH)3
完全沉淀时溶液pH	4.7	3.7	11.2	5.6

试回答下列问题：
（1）“①”中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是               。
（2）“③”中调节pH至4.7，目的是                                         。
（3）“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO₄^2－转化为Cr₂O₇^2－，请写出该平衡转化的离子方程式：                                                              。
（4）制取红矾钠后的废水中还含有少量的CrO₄^2－，根据有关标准，含CrO₄^2－的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0×10^－7 mol·L^－1以下才能排放。含CrO₄^2－的废水处理可用还原法：
CrO₄^2-Cr³⁺Cr(OH)₃。绿矾还原CrO4^2－的离子方程式为：
                                                。
用该方法处理10 m³ CrO₄^2－的物质的量浓度为1.5×10^－3 mol·L^－1的废水，至少需要绿矾（FeSO₄•7H₂O，相对分子质量为278）的质量是       Kg（保留两位小数）。
步骤⑦的操作是        。为进一步得到较为纯净的红矾钠的操作是            

红矾钠(重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇·2H₂O)是重要的基本化工原料，在印染工业、电镀工业和皮革工业中做辅助剂，在化学工业和制药工业中也可做氧化剂，应用领域十分广泛。实验室中红矾钠可用一种铬铁矿(主要成分：FeO·Cr₂O₃，还含有少量的Al₂O₃)通过以下过程来制取。

回答下列问题：
(1)步骤Ⅰ中反应化学方程式为4FeO₂·Cr₂O₃(s)＋8Na₂CO₃(s)＋7O₂(g)=8Na₂CrO₄(s)＋2Fe₂O₃(s)＋8CO₂(g)。
①在实验室，步骤Ⅰ应在________(填“陶瓷”或“铁”)坩埚中完成。
②在常温下该反应速率极慢，下列措施中能使反应速率增大的是________(填字母)。
A．将原料粉碎　B．增加纯碱的用量　C．升高温度
(2)步骤Ⅱ中NaOH的作用是________________________(用化学反应方程式表示)。
(3)步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为________；反应完成的标志是________。
(4)利用下面的复分解反应，将红矾钠与KCl固体按12物质的量之比混合溶于水后经适当操作可得到K₂Cr₂O₇晶体：Na₂Cr₂O₇＋2KCl=K₂Cr₂O₇＋2NaCl(已知：温度对氯化钠的溶解度影响很小，对重铬酸钾的溶解度影响较大)
基本实验步骤为①溶解；②________；③________；④冷却，结晶，再过滤得K₂Cr₂O₇晶体。其中③应在________(填“高温”或“低温”)条件下进行。

氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu^2＋、Fe^3＋)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下：

金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。

【已知：金属离子浓度为1 mol·L^－1时，Fe(OH)₃开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0，Cu(OH)₂开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】请回答下列问题：
(1)酸浸时发生反应的离子方程式是________；析出CuCl晶体时的最佳pH在________左右。
(2)铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为____________________________。
(3)析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是____________________________________________。
(4)产品滤出时所得滤液的主要分成是________，若想从滤液中获取FeSO₄·7H₂O晶体，还需要知道的是__________________。
(5)若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜，试写出该反应的化学方程式：______________________。为提高CuCl的产率，常在该反应体系中加入稀碱溶液，调节pH至3.5。这样做的目的是__________________________________________。

三氯化铬是化学合成中的常见物质，三氯化铬易升华，在高温下能被氧气氧化。制备三氯化铬的流程如下图所示：

（1）重铬酸铵分解产生的三氧化二铬（Cr₂O₃难溶于水）需用蒸馏水洗涤，如何用简单方法判断其已洗涤干净？                                              。
（2）已知CCl₄沸点为76.8℃，为保证稳定的CCl₄气流，适宜的加热方式是       。
（3）用下图装置制备CrCl₃时，

反应管中发生的主要反应为：  Cr₂O₃+3CCl₄==2CrCl₃+3COCl₂，则向三颈烧瓶中通入N₂的作用为：
①                                     ；
②                                     。
（4）样品中三氯化铬质量分数的测定：称取样品0.3000g，加水溶解并定容于250mL容量瓶中。移取25.00mL于碘量瓶（一种带塞的锥形瓶）中，加热至沸后加入1g Na₂O₂，充分加热煮沸，适当稀释，然后加入过量2mol·L^–1H₂SO₄至溶液呈强酸性，此时铬以Cr₂O₇^2–存在，再加入1.1g KI，加塞摇匀，充分反应后铬以Cr³⁺存在，于暗处静置5min后，加入1mL指示剂，用0.0250mol·L^–1标准Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，平行测定三次，平均消耗标准Na₂S₂O₃溶液21.00mL。（已知：2Na₂S₂O₃+I₂ == Na₂S₄O₆+2NaI）
①滴定实验可选用的指示剂名称为     ，判定终点的现象是             ；若滴定时振荡不充分，刚看到局部变色就停止滴定，则会使样品中无水三氯化铬的质量分数的测量结果         （填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
②加入Na₂O₂后要加热煮沸，其主要原因是                               。
③加入KI时发生反应的离子方程式为                                   。
④样品中无水三氯化铬的质量分数为                 。（结果保留一位小数）

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)化合物FeTiO₃中铁元素的化合价是________。
(2)滤渣A的成分是________。
(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的关系如图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是________________________________。

(5)反应③的化学方程式是________________________。
(6)由滤液D制备LiFePO₄的过程中，所需17%双氧水与H₂C₂O₄的质量比是________。
(7)若采用钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)和磷酸亚铁锂(LiFePO₄)做电极组成电池，其工作原理为Li₄Ti₅O₁₂＋3LiFePO₄Li₇Ti₅O₁₂＋3FePO₄，该电池充电时阳极反应式是____________________。

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__________；