高中化学晶格能的应用填空题

［化学—选修（二）化学与技术］常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。

（1）填充物用60℃温水溶解，目的是                            。
（2）操作A的名称为                  。
（3）铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是                      （用化学方程式表示）。铜帽溶解完全后，可采用_________方法除去溶液中过量的H₂O₂。
（4）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO₂+2H₂O=2MnOOH+Zn(OH)₂，其负极的电极反应式为            。
（5）滤渣的主要成分为含锰混合物，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。主要反应为 2MnO(OH)+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O。
①当1 mol MnO₂参加反应时，共有          mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，试写出该应的化学方程式：                    。
（6）锌锰干电池所含的汞可用KMnO₄溶液吸收。在不同pH下，KMnO₄溶液对Hg的吸收率及主要产物如下图所示：

根据上图可知：
①pH对Hg吸收率的影响规律是随pH升高，汞的吸收率             。
②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO₄在酸性条件下           强。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至时，失去结晶生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式                     。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式                         ；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式                    。
（3）“加Na₂CO₃调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为                        ，加入萃取剂的目的是                            。
（4）制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是                           。
（5）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量HNO₃酸化的AgNO₃溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100%，其原因可能是                                。（答一条即可）

钛有强度高和质地轻的优点，广泛应用于飞机制造业等。工业上利用钛铁矿，其主要成分为钛酸亚铁（FeTiO₃）制备钛金属，工业流程如下： 已知：Ti与TiO₂化学性质稳定，不溶于稀硫酸、稀盐酸等。

（1）请写出FeTiO₃与稀盐酸反应的离子方程式：                                          。
（2）请写出“熔融氧化”的化学方程式：                                                    。
（3）电解氯化镁的阴极反应式为：                                                ，可循环利用的物质为：                              （填化学式）。
（4）热还原法中能否改用钠代替镁作还原剂：    （填“能”或“不能”）；原因为：                                                                 。
（5）用此方法制备得到的Ti金属常混有MgCl₂和Mg，除杂试剂是         （填化学式）。

钛及其化合物大量应用于航空、造船、电子、化学、医疗器械、电讯器材等各个领域。由钛铁矿（FeTiO₃）提取金属钛（海绵钛）的主要工艺流程如下（部分产物省略）：

（1）氯化的过程是将二氧化钛、碳粉混合，在高温条件下通入氯气制得TiCl₄和一种可燃性气体，该反应的化学方程式为           ；TiCl₄在室温下为无色液体，氯化后提纯四氯化钛的方法是过滤、____ 。
（2）还原过程是用过量的镁在高温条件下与TiCl₄反应制得海绵钛。写出此反应的化学方程式        。
（3）还原过程必须在1070 K的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是        。
（4）常温下，钛不与水、稀盐酸、稀H₂SO₄或稀HNO₃作用，但易溶于氢氟酸，推测其原因是       。

A．氢氟酸的酸性比其他酸强

B．氢氟酸的氧化性比其他酸强

C．氢氟酸的还原性比其他酸强

D．钛离子易与氟离子形成可溶性难电离物质

（5）上述工艺中，得到的海绵钛中可能含有金属镁，常温下除去该杂质应选用的试剂是稀盐酸或稀硫酸，不选择稀硝酸的原因是__                   __；若杂质只有金属镁的某海绵钛样品，去除杂质后质量减少十分之一，则该样品中n（Ti）：n（Mg）=             。

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：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

 
请回答下列问题：
（1）写出反应Ⅰ中有电子转移的化学方程式_________________________；
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_______________；
（3）有同学认为在反应Ⅲ中只需加入碳酸钠溶液也能达成该步骤的目的，请阐述你的观点和理由  ____________；
（4）上述流程蒸发浓缩环节，若在实验室进行该操作，当蒸发浓缩至________出现时，就可停止该操作。
（5）Li与Mg、Be与Al、B与Si这三对元素在周期表中处于对角线位置，相应的两元素及其化合物的性质有许多相似之处。这种相似性称为对角线规则。步骤③中电解时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是___________。
（6）请设计一种从水洗后的矿泥中分离出Al₂O₃的流程：
（流程常用的表示方式为：）

氯酸镁[Mg（ClO₃）₂]常用作催熟剂、除草剂等，实验室制备少量Mg（ClO₃）₂·6H₂O的流程如下：

已知：①卤块主要成分为MgCl₂·6H₂O，含有MgSO₄、FeCl₂等杂质②四种化合物的溶解度（S）随温度（T）
变化曲线如图所示。

回答下列问题：
（1）过滤时主要的玻璃仪器有                          
（2）加入BaCl₂的目的是除去杂质离子，检验已沉淀完全的方法是                
（3）加速卤块在H₂O₂溶液中溶解的措施有：                       （写出一条即可）
（4）加入MgO的作用是                       ；滤渣的主要成分为                       
（5）向滤液中加入NaClO₃饱和溶液后，发生反应的化学方程式为：MgCl₂+2NaClO₃= Mg（ClO₃）₂↓+2NaCl，再进一步制取Mg（ClO₃）₂·6H₂O的实验步骤依次为①           ；②趁热过滤；③              ；④过滤、洗涤、干燥。
（6）产品中Mg（ClO₃）₂·6H₂O含量的测定：
步骤1：准确称量3．50 g产品配成100 mL溶液。
步骤2： 取10．00 mL于锥形瓶中，加入10．00 mL稀硫酸和20．00mL 1．000 mol·L^－1的FeSO₄溶液，微热。
步骤3：冷却至室温，用0．l000 mol·L^－1K₂Cr₂O₇溶液滴定剩余的Fe²⁺至终点，此过程中反应的离子方程式为：Cr₂O₇^2- + 6Fe²⁺ + 14H⁺ = 2Cr³⁺ +6Fe³⁺+7H₂O。
步骤4：将步骤2、3重复两次，计算得平均消耗K₂Cr₂O₇溶液15．00 mL。
①写出步骤2中发生反应的离子方程式（还原产物为Cl^－）               
②产品中Mg（ClO₃）₂·6H₂O的质量分数为（保留一位小数）               

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）硼砂中B的化合价为        ，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^-1 Na₂S₂O₃(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-)

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　　　　。

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 _____________________________________________。

CaCl₂常用于冬季道路除雪，建筑工业的防冻等，实验室常用作干燥剂。工业上常用大理石（含有少量Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等杂质）来制备。下图为实验室模拟其工艺流程：

已知：常温下，溶液中的Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为：3.7，4，9.7。
（1）写出反应Ⅰ中主要反应的离子方程式：             。
（2）反应Ⅱ中的化学方程式：              。
（3）反应Ⅲ中必须控制加入Ca(OH)₂的量，使溶液的pH约为8.0，此时沉淀a的成分为：            ，若pH过大，则可能发生副反应的离子方程式：                 。
（4）实验用所示装置进行反应Ⅰ时，利用制取CO₂进行有关性质实验，

①若烧杯中溶液为硅酸钠，则实验现象为                   
②若烧杯中溶液为偏铝酸钠溶液，一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为了避免固体C减少，可采取的改进措施是              。

利用工业炼铜后的炉渣(含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃)，制备无机高分子絮凝剂聚合氯化铝和净水剂高铁酸钠(Na₂FeO₄)。其工艺流程如下(部分操作和条件略)：
Ⅰ．用稀盐酸浸取炉渣，过滤；
Ⅱ．向滤液中加入过量NaClO溶液，调pH约为3，过滤；
Ⅲ．溶液进行减压蒸发等操作,甩干后送入聚合炉中进行高温聚合，……得到聚合氯化铝。
Ⅳ．将Ⅱ中得到沉淀洗涤、干燥,再与NaClO和NaOH反应，生成高铁酸钠。
（1）稀盐酸溶解Fe₂O₃的离子方程式是        。
（2）验证炉渣中含有FeO必要的化学试剂为         。
（3）已知：生成氢氧化物沉淀的pH

物质	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀时	1．5	3．4	6．3
完全沉淀时	2．8	4．7	8．3

 
①步骤Ⅱ中加入过量NaClO，反应的离子方程式是        。
②根据表中数据解释步骤Ⅱ中，调pH约为3的目的是        。
（4）该工业流程存在缺点，在步骤Ⅱ伴随着有氯气产生，此反应方程式是        。
（5）步骤Ⅲ中在减压蒸发与甩干操作之间，还需进行的操作是       。
（6）在步骤Ⅳ中，若该反应生成166 g Na₂FeO₄转移3 mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是         。

CrCl₃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，碱性
条件下能被H₂O₂氧化为Cr(Ⅵ)。制三氯化铬的流程如图。

（1）重铬酸铵分解产生的三氧化二铬（Cr₂O₃难溶于水）需用蒸馏水洗涤的原因         
如何用简单方法判断其已洗涤干净       
（2）已知CCl₄沸点为57.6℃，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，主要步骤包括：①将产物收集到蒸发皿中；②加热反应管至400℃，开始向三颈烧瓶中通人氮气，使CCl₄蒸气经氮气载人反应室进行反应，继续升温到650℃；③三颈烧瓶中装入150mLCCl₄，并加热CCl₄，温度控制在50～60℃之间；④反应管出口端出现了CrCl₃升华物时，切断加热管式炉的电源；⑤停止加热CCl₄，继续通人氮气；⑥检查装置气密性。正确的顺序为：       

（4）已知反应管中发生的主要反应有：Cr₂O₃ + 3CCl₄ → 2CrCl₃ + 3COCl₂，因光气剧毒，实验需在通风橱中进行，并用正丙醇处理COCl₂，生成一种含氧酸酯（C₇H₁₄O₃）。
用正丙醇处理尾气的化学方程式为                                              
（5）样品中三氯化铬质量分数的测定
称取样品0.4000g，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1gNa₂O₂，充分加热煮沸，适当稀释，然后加入过量的2mol/LH₂SO₄至溶液呈强酸性，此时铬以Cr₂O₇^2-存在，再加入1.1gKI，密塞，摇匀，于暗处静置5分钟后，加入1mL指示剂，用0.0250mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至终点，平行测定三次，平均消耗标准硫代硫酸钠溶液24.00mL。
已知：Cr₂O₇^2-+6I^－+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI。
①该实验可选用的指示剂名称为          
②移入碘量瓶的CrCl₃溶液需加热煮沸，加入Na₂O₂后也要加热煮沸，其主要原因是       
③样品中无水三氯化铬的质量分数为         

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            

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________。