高中化学晶格能的应用填空题

氧化铁在工业上具有广泛的应用。
I．据报道，一定条件下利用FeO₂与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应如下：
Fe₂O₃(s)＋3CH₄(g)＝2Fe(s)＋3CO(g)＋6H₂(g) △H＞0
（1）若反应在2L的密闭容器中进行，5min后达到平衡，测得反应生成Fe的质量为l.12g。则该段时间内CH₄的平均反应速率为 ________________。
（2）反应达到平衡后，保持其他条件不变，仅改变某一相关元素，下列说法正确的是___(选填序号)。
a．若加入催化剂，v_正增大，平衡向右移动
b．若温度升高，平衡常数K减小
c．若增大Fe₂O₃的量，平衡向右移动
d．若从反应体系中移走部分CO，可提高CH₄的转化率
Ⅱ．工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₂O₃、A1₂O₃、SiO₂等)为原料提取Fe₂O₃，工艺
流程如下：试回答下列问题：
 
（3）步骤i烧渣中A1₂O₃溶解的离子方程式为________________。
（4）步骤i、ⅱ、ⅲ都要进行的操作名称是__________________。
（5）结合下图，判断步骤ⅱ中调节溶液的pH不高于_________________。

（6）已知

计算反应Fe^2＋(aq)＋2HCO₃^－(aq)FeCO₃(s)＋H₂CO₃(aq)的平衡常数为_______。
（7）在空气中煅烧FeCO₃生成氧化铁的化学方程式为____________。
（8）结合所学化学知识，请你设计在实验室里从上述的硫铁矿烧渣中提取氧化铁的另一种简单方案。

工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

 
回答下列问题：
（1）加入过量废铁屑的目的是                         。
（2）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH，使溶液中的________（选填“Fe^3＋”、“Fe^2＋”或“Al^3＋”）沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是                        。
（3）反应Ⅱ的离子方程式为                         。在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，O₂与NaNO₂在反应中均作         。若参与反应的O₂有11.2 L（标准状况），则相当于节约NaNO₂的物质的量为               。
（4）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)^2＋离子，可部分水解生成Fe₂(OH)₄²⁺聚合离子。该水解反应的离子方程式为                                                 。
（5）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe^2＋及NO₃^-。为检验所得产品中是否含有Fe^2＋，应使用的试剂为       。
A．氯水     B．KSCN溶液     C．NaOH溶液     D．酸性KMnO₄溶液
（6）将11.9 g Mg、Al、Fe组成的合金溶于足量的NaOH溶液中，合金质量减少了2.7 g。另取等质量的合金溶于过量稀硝酸中，生成了6.72 L（标准状况下）NO，向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液恰好使Mg^2＋、Al^3＋、Fe^3＋完全转化为沉淀，则沉淀质量为       。
A．22.1 g      B．27.2 g        C．30 g          D．无法确定

氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO₃，含少量FeCO₃ )为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

生成氢氧化物沉淀的pH

	Mg(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
开始沉淀时	9.4	6.3	1.5
完全沉淀时	12.4	8.3	2.8

 
（1）MgCO₃与稀硫酸反应的离子方程式为                         。
（2）加氨水调节溶液的PH范围为               。
（3）滤渣2 的成分是           (填化学式)。
（4）煅烧过程存在以下反应：
2MgSO₄+C2MgO+2SO₂↑+CO₂↑
MgSO₄+CMgO+SO₂↑+CO↑
MgSO₄+3CMgO+S↓+3CO↑
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。

①D中收集的气体是          (填化学式)。
②B中盛放的溶液是          (填字母)。
a．NaOH 溶液 b．Na₂CO₃溶液  c．稀硫酸 d．KMnO₄溶液
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为+4，写出该反应的离子方程式：                             。

实验室模拟回收某废旧含镍催化剂(主要成分为NiO，另含Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等)生产Ni₂O₃。其工艺流程如下：


(1)根据图甲所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为________。图乙表示镍的浸出率与温度的关系，当浸出温度高于70 ℃时，镍的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)₂含量增大，其原因是
________________________________________________________________。
(2)工艺流程中副产品的化学式为______________。
(3)已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

 
操作B是为了除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下实验方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH为3.7～7.7，静置，过滤。请对该实验方案进行评价：_____________________________________________
(若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请加以改正)。
操作C是为了除去溶液中的Ca^2＋，若控制溶液中F^－浓度为3×10^－3molL^－1，则Ca^2＋的浓度为________mol·L^－1。(常温时CaF₂的溶度积常数为2.7×10^－11)
(5)电解产生2NiOOH·H₂O的原理分两步：①碱性条件下Cl^－在阳极被氧化为ClO^－；②Ni^2＋被ClO^－氧化产生2NiOOH·H₂O沉淀。第②步反应的离子方程式为_______________________________________。

重铬酸钠俗称红矾钠（Na₂Cr₂O₇·2H₂O）是重要的化工产品和强氧化剂。工业制备的流程如下：
 
请回答：
（1）已知Fe（CrO₂）₂中铬元素是+3价，则Fe（CrO₂）₂中铁元素是____价。
（2）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na₂SiO₃可写成Na₂O·SiO₂，则Fe（CrO₂）₂可写成____。
（3）煅烧铬铁矿时，矿石中难溶的Fe（CrO₂）₂生成可溶于水的Na₂CrO₄，反应化学方程式如下：
 
为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是____。
（4）已知CrO₄^2—在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：
 
①往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是____。
②混合溶液乙中溶质的化学式是____。
（5）+3、+6价铬都有很强的毒性，+6价铬的毒性更高，可诱发肺癌和鼻咽癌，所以制取红矾钠后的废水中含有的Cr₂O₇^2—必须除去。工业上可用电解法来处理含Cr₂O₇^2—的废水，下图为电解装置示意图（电极材料分别为铁和石墨）。通电后，Cr₂O₇^2—在b极附近转变为Cr³⁺，一段时间后Cr³⁺最终可在a极附近变成Cr（OH）₃沉淀而被除去。

a电极的电极反应式是                      ，
b电极附近反应的离子方程式是                        。

碱式碳酸铜和氯气都是用途广泛的化工原料。
（1）工业上可用酸性刻蚀废液（主要成分有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H ⁺、Cl⁻）制备碱式碳酸铜，其制备过程如下：

已知：Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺生成沉淀的pH如下：

物质	Cu(OH)2	Fe (OH)2	Fe (OH)3
开始沉淀pH	4.2	5.8	1.2
完全沉淀pH	6.7	8.3	3.2

 
①氯酸钠的作用是            ；
②反应A后调节溶液的pH范围应为                          。
③第一次过滤得到的产品洗涤时，如何判断已经洗净？                    。
④造成蓝绿色产品中混有CuO杂质的原因是                    。
（2）某学习小组在实验室中利用下图所示装置制取氯气并探究其性质。

①实验室用二氧化锰和浓盐酸加热制取氯气，所用仪器需要检漏的有                    。
②若C中品红溶液褪色，能否证明氯气与水反应的产物有漂白性，说明原因             。此时B装置中发生反应的离子方程式是___________              _____。
③写出A溶液中具有强氧化性微粒的化学式                                。若向A溶液中加入NaHCO₃粉末，会观察到的现象是                     。

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：                                        。

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：                      。

氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为(MgCO₃，舍少量FeCO₃)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

（1）通入O₂氧化时，发生反应的离子方程式为____________________。
（2）滤渣2的成分是_________（填化学式）
（3）流程图中“操作步骤”为                       、过滤等操作，得到MgSO₄·7H₂O晶体。对MgSO₄·7H₂O晶体直接加热       （填“能”或“不能”）得到无水MgSO₄固体。
（4）长时间加热MgCO₃悬浊液后生成Mg(OH)₂，该反应的化学方程式为                                  。
（5）已知酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如表所示：

pH	< 8.0	8.0 ~ 9.6	> 9.6
颜色	黄色	绿色	蓝色

25℃时，向Mg(OH)₂的饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液所呈现的颜色为                  [25℃时，Mg(OH)₂的溶度积Ksp=5.6×10^-12）]。
（6）煅烧过程存在以下反应：
2MgSO₄+C2MgO+2SO₂↑+CO₂↑； MgSO₄+CMgO+SO₂↑+CO↑；
MgSO₄+3CMgO+S↑+3CO↑。
①若在实验室中煅烧硫酸镁，需要的仪器除酒精灯、三脚架以外，还需要        。
A．蒸发皿      B．坩埚        C．泥三角        D．石棉网
②用下列实验装置检验煅烧产生的气体中含有SO₂、CO₂气体（加热装置略去，部分装置可以重复使用）。

正确的连接顺序是a→b→                       （按接口连接）。B中盛放的试剂是                ，确定存在二氧化碳气体的实验现象是                         。

【化学一选修2：化学与技术】(15分)
利用硫酸工业废渣(主要含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等杂质)制备氧化铁的工艺流程如下：

（1）“酸浸”中硫酸要适当过量，目的是：①提高铁的浸出率，②__________________。
（2）“还原”是将Fe^3＋转化为Fe^2＋，同时FeS₂被氧化为SO，该反应的离子方程式为____________.
（3）为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe^3＋的量以控制加入FeS₂的量。
实验步骤为：准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中，加入HCl、稍过量SnCl₂，再加HgCl₂除去过量的SnCl₂，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K₂Cr₂O₇标准溶液滴定，有关反应方程式如下：
2Fe³⁺+Sn²⁺+6Cl^-===2Fe²⁺+SnCl
Sn²⁺+4Cl^-+2HgCl₂="==" SnCl+Hg₂Cl₂↓
6Fe²⁺+ Cr₂O+14H⁺===6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
①若SnCl₂不足量，则测定的Fe^3＋量__________(填“偏高”、“偏低”、“不变”，下同)。
②若不加HgCl₂，则测定的Fe^3＋量偏高，其原因是_____________。
（4）①可选用______________(填试剂)检验滤液中含有Fe^3＋。产生Fe^3＋的原因是_________________(用离子反应方程式表示)。
②已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的，pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3	Mg(OH)2	Mn(OH)2
开始沉淀	2.3	7.5	3.4	9.4	8.3
完全沉淀	3.2	9.7	4.4	12.4	9.8

实验可选用的试剂有：稀HNO₃、Ba(NO₃)₂溶液、酸性KMnO₄溶液、NaOH溶液，要求制备过程中不产生有毒气体。请完成由“过滤”后的溶液模拟制备氧化铁的实验步骤：
a．氧化：________________________________；b．沉淀：_____________________________；
c．分离，洗涤；d．烘干，研磨。

(14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。
（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。则浸出钴的离子反应方程式为(产物中只有一种酸根)                                     。请从反应原理分析不用盐酸酸化的主要原因____________________________________。
（3）碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请分别用离子方程式表示在过程III、IV中起的作用：__________________________________；____________________________。
（4）某天然碱的化学式可表示为2Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O,取少量该物质溶于水得稀溶液P。下列有关溶液P中微粒的物质的量浓度关系正确的是______(填序号)。

A．c(CO3^2-) > c(HCO3^-)> c(OH^-)> c(H^+)

B．c(OH^-)＝c(H^+)+c(HCO3^-)+2c(H2CO3)

C．3c(Na^+)>5c(CO3^2-)+5c(HCO3^-)

D．将P溶液与少量NaOH溶液混合：c(Na^+)+ c(H^+)=c(HCO3^-)+2c(CO3^2-)+ c(OH^-)

（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_______________。

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
________________________________________。

某工厂对工业生产钛白粉产生的废液进行综合利用，废液中含有大量FeSO₄、H₂SO₄和少量Fe₂（SO₄）₃、TiOSO₄，可用于生产颜料铁红和补血剂乳酸亚铁。其生产工艺流程如下：

已知：①TiOSO₄可溶于水，在水中可以电离为Ti0²⁺和SO₄：
②TiOSO₄水解的反应为：
请回答：
（1）步骤①所得滤渣的主要成分为______________________________。
（2）步骤③硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为__________________。
（3）步骤④需控制反应温度低于35℃，其目的是___________________。
（4）步骤④反应的离子方程式是__________________________________。
（5）已知：，试用平衡移动原理解释步骤⑤生成乳酸亚铁的原因_________________________________________________________。
（6）溶液B常被用于电解生产（NH₄）₂S₂0₈（过二硫酸铵）。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为_____________________________________。
（7）Fe³⁺对H₂O₂的分解具有催化作用。利用下图（a）和（b）中的信息，按图（c）装置（连通的A、B瓶中已充有NO₂气体）进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的_________（填“深”或“浅”），其原因是_________________________________。

酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO₂，ZnCl₂和NH₄Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：
溶解度/(g/100g水)

温度/℃ 化合物	0	20	40	60	80	100
NH4Cl	29.3	37.2	45.8	55.3	65.6	77.3
ZnCl2	343	395	452	488	541	614

 

化合物	Zn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
Ksp近似值	10^-17	10^-17	10^-39

回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为                  ，电池反应的离子方程式为：             
（2）用废电池的锌皮制备ZnSO₄·7H₂O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H₂O₂溶解，铁变为_____，加碱调节至pH为        时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10^-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH为_____时，锌开始沉淀（假定Zn^2＋浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H₂O₂后果是                         ，原因是                       。

碱式碳酸铜[CuCO₃·Cu(OH)₂]是一种用途广泛的化工原料，可用于作有机催化剂、颜料制造、原油贮存时脱碱等。用废杂铜(主要成分为Cu，还含有少量杂质Fe)制取碱式碳酸铜的工艺流程如图所示。

（1）步骤①浸出时，硝酸浓度不易过大，其原因是____。
（2）步骤②分离前需将溶液pH调节在4左右，其目的是                        ，所得废渣的主要成分为____________。
（3）步骤③合成时，采用将NaHCO₃溶液迅速投入Cu(NO₃)₂溶液中，其主要原因是            ；合成时发生反应的化学方程式为____________。
（4）本实验中两次用到固液分离，本实验中最适合固液分离的设备是____________。
（5）步骤⑤洗涤主要除去的杂质离子是              。
（6）准确称取所得产品m g，放入碘量瓶中，加入2 g KI及5 ml3 mol/L稀硫酸（两试剂均过量）摇匀并静置10 min(2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂)，再加入2 mL淀粉溶液，用c mol/L的Na₂S₂O₃标准溶液滴定(I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-)，到滴定终点时消耗Na₂S₂O₃标准溶液V mL，则样品中铜元素的质量分数为________。