高中化学晶格能的应用填空题

工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：

某软锰矿的主要成分为MnO₂，还含有Si（16．27%）、Fe（5．86%）、Al（3．42%）、Zn（2．68%）和Cu（0．86%）等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表。

回答下列问题：
（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO₂还原为MnSO₄，酸浸时发生的主要反应的离子方程式为                     。
（2）调节pH时不用氢氧化钠原因是：          ，理论上，调节pH的最小值为         ，滤渣B的主要成分是             。
（3）加入MnS的目的是除去                杂质。
（4）碱性锌锰电池中，MnO₂参与的电极反应方程式为                。回收废旧碱性锰电池中的锰，可向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止，其主要反应为：2MnO（OH）+MnO₂ +2H₂C₂O₄ +3H₂SO₄=3MnSO₄ +4CO₂ ↑+6H₂O，该方法的优点是                    。

Ⅰ.某实验A小组设计生产亚氯酸钠（NaClO₂）的主要流程如图，

已知NaClO₂是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染工业。它在碱性环境中稳定存在。
（1）双氧水的电子式为           ，装置Ⅰ中发生反应的还原剂是　　　　　（填化学式）。
（2）A的化学式是　　 　，装置Ⅲ电解池中A在　　　极区产生，若装置Ⅲ中生成气体a为 11.2 L(标准状况)，则理论上通过电解池的电量为　　　             （已知法拉第常数F="9.65×l" 0⁴C· mol^-1)。
（3）装置Ⅱ中反应的离子方程式是　　　　　                        　　　 。
Ⅱ．某实验B小组测定金属锡合金样品的纯度（仅含少量锌和铜，组成均匀），将样品溶于足量盐酸: Sn+ 2HCl=SnCl₂+H₂↑，过滤，洗涤。将滤液和洗涤液合并再加过量的FeCl₃溶液。最后可用一定浓度的K₂Cr₂O₇酸性溶液滴定生成的Fe²⁺，此时还原产物为Cr³⁺。现有锡合金试样1.23g，经上述反应、操作后，共用去0.200mol/L的K₂Cr₂O₇的酸性溶液15.00mL。
（4） 列式计算样品中锡的质量分数。
（5）用上述样品模拟工业上电解精炼锡，如图：

b极发生电极反应式      ，当得到11.90g纯锡时，电解质溶液质量减轻0.54g，则锡合金质量减少_______ g（结果保留一位小数）。

电镀污泥中含有Cr(OH)₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物质,工业上通过“中温焙烧—钠氧化法”回收Na₂Cr₂O₇等物质。

已知:在Na₂CrO₄溶液中含有少量NaAlO₂、Na₂ZnO₂等物质
(1)水浸后的溶液呈　　　　性(填“酸”、“碱”或“中”)。 
(2)完成氧化焙烧过程中生成Na₂CrO₄的化学方程式。
　　　　Cr(OH)₃+　　　　Na₂CO₃+　　　　　　　　　　Na₂CrO₄+　　　　CO₂+　　　　　　 
(3)滤渣Ⅱ的主要成分有Zn(OH)₂、　　　　。 
(4)“系列操作”中为:继续加入H₂SO₄,　　　　,冷却结晶,过滤。继续加入H₂SO₄目的是　         。 
已知:①除去滤渣II后,溶液中存在如下反应:
2CrO₄^2—+2H⁺Cr₂O₇^2—+H₂O
②Na₂Cr₂O₇、Na₂CrO₄在不同温度下的溶解度如下表

温度 溶解度 化学式	20 ℃	60 ℃	100 ℃
Na2SO4	19.5	45.3	42.5
Na2Cr2O7	183	269	415
Na2CrO4	84	115	126

(5)工业上还可以在水浸过滤后的溶液(Na₂CrO₄)加入适量H₂SO₄,用石墨作电极电解生产金属铬,写出生成铬的电极反应方程式　                        。 

化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等)来制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO₄·7H₂O)，流程如     下：
 
(1)将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是________(填选项序号)。
a．品红溶液  b．紫色石蕊溶液   c．酸性KMnO₄溶液  d．溴水
(2)过程①中，FeS和O₂、H₂SO₄反应的离子方程式为______________________
(3)过程③中，需加入的物质是____________；反应的化学方程式为_____________________
用溶液Y制绿矾时，可取少量Y溶液于试管中，向试管内加入少量的________________溶液，观察溶液是否变为________色，以验证其中是否含有Fe^3＋。
(4)在实验室里，完成过程④中的____________(填操作名称)，需要使用酒精灯、三脚架、坩埚钳等，还需要的玻璃仪器有___________________________。
(5)过程⑥中，将溶液Z加热到70～80℃，目的是____________________________________________________。
(6)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验：①用分析天平称取2.700 g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的氯化钡溶液；③过滤、洗涤、干燥、称量，得固体质量为3.495 g。若该聚铁的主要成分为[Fe(OH)SO₄]_n，则聚铁样品中铁元素的质量分数为________。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)

工业上用粉碎的煤矸石(主要含Al₂O₃、SiO₂及铁的氧化物)制备净水剂BAC[Al₂(OH)_nCl_6－n]的流程如下：
 
(1)粉碎煤矸石的目的是__________________________________________________；
滤渣Ⅰ的主要成分是________(填化学式)。
(2)步骤①在煮沸的过程中，溶液逐渐由无色变为绿色，此时溶液中的有色离子为_____
________(填化学式)；随后溶液又变为棕黄色，相关反应的离子方程式为_________；步骤①的煮沸装置上方需安装一长导管，长导管的作用是__________________________。
(3)步骤②中加入适量的Ca(OH)₂并控制pH，其目的：一是生成BAC；二是________
_______________________；已知BAC的分散质粒子大小在1～100 nm之间，由此区别滤液Ⅰ与BAC两种液体的物理方法是________________________；若Ca(OH)₂溶液过量，则步骤③得到的BAC产率偏低，写出该反应的离子方程式：_______________________
(4)若0.1 mol AlCl₃在某温度下溶于蒸馏水，当有5%水解生成Al(OH)₃溶液时，吸收热量a kJ。写出该过程的热化学方程式：____________________________________。

无机化合物A中含有金属Li元素，遇水强烈水解,主要用于有机合成和药物制造，是具有良好前景的储氢材料。在一定条件下，2.30g固体A与5.35gNH₄Cl固体恰好完全反应，生成固体B和4.48L气体C (标准状况)。已知气体C极易溶于水得到碱性溶液, 电解无水B可生成金属单质D和氯气。
回答下列问题：
（1）A的化学式是     ， C的电子式是     。
（2）写出化合物A与盐酸反应的化学方程式：     。
（3）某同学通过查阅资料得知物质A的性质：
Ⅰ．工业上可用金属D与液态的C在硝酸铁催化下反应来制备A物质，纯净的A物质为白色固体，但制得的粗品往往是灰色的。
Ⅱ．物质A熔点390℃，沸点430℃，密度大于苯或甲苯,不溶于煤油，遇水反应剧烈，也要避免接触酸和酒精。在空气中化合物A缓慢分解，对其加强热则猛烈分解，但不会爆炸.在750～800℃分解为化合物E和气体C。
①物质A在750～800℃分解的方程式为：     。
②久置的物质A可能大部分变质而不能使用，需将其销毁。遇到这种情况，可用苯或甲苯将其覆盖，然后缓慢加入用苯或甲苯稀释过的无水乙醇，试解释其化学原理     。
（4）工业制备单质D的流程图如下：

①步骤①中操作名称：     。
②试用平衡原理解释步骤②中减压的目的：     。

硅孔雀石是一种含铜的矿石，含铜形态为，同时含有等杂质。以硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下图：

请回答下列问题：
（1）完成步骤①中稀硫酸与发生反应的化学方程式
；
用离子方程式表示双氧水的作用_____________________________。
（2）步骤②调节溶液pH选用的最佳试剂是__________________

A．

B．CuO

C．A12O3

D．

（3）有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

由上表可知：当溶液pH=4时，可以完全除去的离子是______，不能完全除去的离子是________。
（4）滤液B通过蒸发浓缩（设体积浓缩为原来的一半）、冷却结晶可以得到晶体。某同学认为上述操作会拌有硫酸铝晶体的析出。请你结合相关数据对该同学的观点予以评价（已知常温下，饱和溶液中mol______________。
（5）若要测定硫酸铜晶体中结晶水的含量，需要的仪器是酒精灯、托盘天平、三角架、泥三角、玻璃棒、干燥器、坩埚钳、研钵、药匙、_________________。实验过程中硫酸铜晶体加热失水后在空中冷却后称量，则测定结果______________(填“偏高”、  “偏低”或“不变”)。   

工业上设计将VOSO₄中的K₂SO₄、SiO₂杂质除去并回收得到V₂O₅的流程如下：

请回答下列问题：
（1）步骤①所得废渣的成分是           （写化学式），操作I的名称      。
（2）步骤②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO²⁺，HA表示有机萃取剂）：
R₂(SO₄)_n (水层)+ 2nHA（有机层）2RA_n（有机层） + nH₂SO₄  (水层) 
②中萃取时必须加入适量碱，其原因是                            。
③中X试剂为                   。
（3）⑤的离子方程式为                        。
（4）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

pH	1．3	1．4	1．5	1．6	1．7	1．8	1．9	2．0	2．1
钒沉淀率%	88．1	94．8	96．5	98．0	98．8	98．8	96．4	93．1	89．3

 
上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为          ；
若钒沉淀率为93．1%时不产生Fe(OH)₃沉淀，则溶液中c(Fe³⁺)<             。
(已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)₃]=2．6×10^-39)
（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有               和       。

亚氯酸钠（NaClO₂）是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌，亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠（NaClO₃）等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：

（1）提高“反应1”反应速率的措施有         、       。（回答两点即可）
（2）“反应1” 的离子方程式是             。    
（3）“反应2”的氧化剂是     ，该反应的化学方程式为         。
（4）采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是         。
（5）某学习小组用碘量法测定粗产品中亚氯酸钠的含量,实验如下：
A．准确称取所得亚氯酸钠样品mg于小烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应，将所得混合液配成250mL待测溶液。（已知：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+Cl^-）
B．移取25．00mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用C mol·L^-1 Na₂S₂O₃标准液滴定至终点，重复2次，测得平均值为V mL 。
（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）
①达到滴定终点时的现象为                。 
②该样品中NaClO₂的质量分数为       （用含m、c、V的代数式表示）。

亚氯酸钠（NaClO₂）常用于水的消毒和砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是用过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：①NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO₂·3H₂O ;
②K_sp(FeS)＝6．3×10^-18 ； K_sp(CuS)＝6．3×10^-36 ；K_sp(PbS)＝2．4×10^-28
（1）吸收塔内发生反应的离子方程式为                                      。该工艺流程中的NaClO₃、ClO₂、NaClO₂都是强氧化剂，它们都能和浓盐酸反应制取Cl₂。若用二氧化氯和浓盐酸制取Cl₂，当生成5 mol Cl₂时，通过还原反应制得氯气的质量为   g。
（2）从滤液中得到NaClO₂·3H₂O晶体的所需操作依次是               （填写序号）。
a蒸馏；b灼烧；c过滤；d冷却结晶；e蒸发
（3）印染工业常用亚氯酸钠（NaClO₂）漂白织物，漂白织物时真正起作用的是HClO₂。
下表是 25℃时HClO₂及几种常见弱酸的电离平衡常数：

弱酸	HClO2	HF	HCN	H2S
Ka/mol•L^-1	1×10^-2	6．3×10^-4	4．9×10^-10	K1＝9．1×10^−^8 K2＝1．1×10^−^12

 
①常温下，物质的量浓度相等的NaClO₂、NaF、NaCN、Na₂S四种溶液的pH由大到小的顺序为     （用化学式表示）；体积相等，物质的量浓度相同的NaF、NaCN两溶液中所含阴阳离子总数的大小关系为：  （填“前者大”“相等”或“后者大”）。
②Na₂S是常用的沉淀剂。某工业污水中含有等浓度的Cu²⁺、Fe²⁺、Pb²⁺离子，滴加Na₂S溶液后首先析出的沉淀是               ；当最后一种离子沉淀完全时（该离子浓度为10^-5mol·L^-1）此时体系中的S^2-的浓度为                。

电石浆是氯碱工业中的一种废弃物，其大致组成如下表所示：

用电石浆可生产无水CaCl₂，某化工厂设计了以下工艺流程：

已知氯化钙晶体的化学式是：CaCl₂·6H₂O；H₂S是一种酸性气体，且具有还原性。
（1）反应器中加入的酸应选用___________________。
（2）脱色槽中应加入的物质X是_______________；设备A的作用是______________；设备B的名称为________________；设备C的作用是____________________。
（3）为了满足环保要求，需将废气H₂S通入吸收池，下列物质中最适合作为吸收剂的是_____________。反应的化学方程式为_________________。

A．水

B．浓硫酸

C．石灰乳

D．硝酸

（4）将设备B中产生的母液重新引入反应器的目的是_______________________。
（5）氯碱工业电极方程式_____________________。

回收的废旧锌锰干电池经过处理后得到锰粉(含MnO₂、Mn(OH)₂、Fe、乙炔和黑炭等)，由锰粉制取MnO₂的步骤如下图所示。

根据上图所示步骤并参考表格数据，回答下列问题。

物 质	开始沉淀	沉淀完全
Fe(OH)3	2.7	3.7
Fe(OH)2	7.6	9.6
Mn(OH)2	8.3	9.8

 
（1）在加热条件下用浓盐酸浸取锰粉，所得溶液中含有Mn²⁺、Fe²⁺等。MnO₂与浓盐酸反应的离子方程方程式：                                                      _。
（2）酸浸时，浸出时间对锰浸出率的影响如下图所示，工业采用的是浸取60 min，其可能原因是                                                    。

（3）锰粉经浓盐酸浸取，过滤I除去不溶杂质后，向滤液中加入足量H₂O₂溶液，其作用是                                 。
（4）过滤I所得滤液经氧化后，需加入NaOH溶液调节pH约为5.1，其目的是                                              。
（5）过滤Ⅱ所得滤液加入足量H₂O₂溶液并加入NaOH溶液调节pH约为9，使Mn²⁺ 氧化得到MnO₂，反应的离于方程式为                                                     。
（6）工业上利用KOH和MnO₂为原料制取KMnO₄。主要生产过程分两步进行：第一步将MnO₂和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌以制取K₂MnO₄；第二步为电解K₂MnO₄的浓溶液制取KMnO₄。
① 第一步反应的化学方程式为                                                            。
② 电解K₂MnO₄的浓溶液时，电解池中阴极的实验现象为                                        。

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”时反应的离子方程式为____________。
（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：_______________________。

硝酸铈铵[（NH₄）₂Ce（NO₃）₆]广泛应用于电子、催化工业，其合成路线如下：

（1）已知（NH₄）₂Ce（NO₃）₆受热易分解，某科研小组认为反应原理如下，请补充完整：（NH₄）₂Ce（NO₃）₆CeO₂·8OH + 8_____↑；CeO₂·8OHCeO₂+ 4H₂O↑+2O₂↑。
在空气中加热（NH₄）₂Ce（NO₃）₆，除固体颜色有变化外，还可观察到的现象是_________。
（2）步骤Ⅰ中，将Ce（NO₃）₃·6H₂O配成溶液，保持pH到4~5，缓慢加入H₂O₂溶液搅拌混合均匀，再加入氨水调节溶液pH，得到Ce（OH）₄沉淀。该过程中参加反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为___________。
（3）298K时，K_sp[Ce（OH）₄]＝1×10^—29。Ce（OH）₄的溶度积表达式为K_sp＝___________。
为了使溶液中Ce^4＋沉淀完全，即残留在溶液中的c（Ce⁴⁺）小于1×10^—5mol·L^－1，需调节pH为______以上。
（4）为了研究步骤Ⅲ的工艺条件，科研小组测定了（NH₄）₂Ce（NO₃）₆在不同温度、不同浓度硝酸中的溶解度，结果如图。从图中可得出三条主要规律：

① （NH₄）₂Ce（NO₃）₆在硝酸中的溶解度随温度升高而增大；
② _____________________________________________；
③ _____________________________________________。

磷酸铁锂(LiFePO₄)被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。某企业利用富铁浸出液生成磷酸铁锂,开辟了处理硫酸亚铁废液一条新途径。其主要流程如下:

已知:H₂TiO₃是种难溶于水的物质。
(1)钛铁矿用浓硫酸处理之前,需要粉碎,其目的是                             　。
(2)TiO²⁺水解生成H₂TiO₃的离子方程式为                                  　。
(3)加入NaClO发生反应的离子方程式为                                     　。
(4)在实验中,从溶液中过滤出H₂TiO₃后,所得滤液浑浊,应如何操作　            。
(5)为测定钛铁矿中铁的含量,某同学取经浓硫酸等处理的溶液(此时钛铁矿中的铁已全部转化为二价铁离子),采取KMnO₄标准液滴定Fe²⁺的方法:(不考虑KMnO₄与其他物质反应)在滴定过程中,若未用标准液润洗滴定管,则使测定结果　　　　(填“偏高”、“偏低”或“无影响”),滴定终点的现象是　                                 。滴定分析时,称取a g钛铁矿,处理后,用c mol/L KMnO₄标准液滴定,消耗V mL,则铁元素的质量分数的表达式为　　　　。