高中化学晶格能的应用填空题

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：                                        。

过氧化钙（CaO₂）难溶于水，在常温下稳定，在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气，因而广泛应用于渔业、农业、环保等许多方面。下图是以大理石（主要杂质是氧化铁）等为原料制取过氧化钙（CaO₂）的流程。

请回答下列问题：
（1）用氨水调节pH至8——9的目的是               。
（2）若测得滤液C中c(CO₃^2-)=10^-3mol/L，则Ca²⁺       （填“是”或“否”）沉淀完全。（已知c(Ca²⁺)≤10^-5mol/L可视为沉淀完全；Ksp(CaCO₃)=4.96×10^-9）
（3）若在滤液C中，加入HNO₃使溶液呈酸性以得到副产物NH₄NO₃，则酸化后溶液中，c(NH₄⁺)     c(NO₃^-)（填“≥”、“≤”、“＜”、“＞”或“＝”）。
（4）在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应，写出该反应的化学方程式：                            ，一段时间后，再加入氢氧化钠溶液，当调节溶液pH至9——11，才出现大量沉淀。用化学方程式和简要的文字解释需用氢氧化钠调节pH至9——11的原因                                              。

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，试写出该反应的化学方程式：                   。
（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.

钒及化合物用途广泛。工业上常用含少量Al₂O₃的钒铁矿（FeO×V₂O₅）碱熔法提取V₂O₅。简要流程如下：

已知：①焙烧时可发生反应：V₂O₅ + Al₂O₃+2Na₂CO₃2NaVO₃ +2NaAlO₂ +2CO₂
②常温下物质的溶解度：NaVO₃～21．2 g /100g水；HVO₃～0．008 g /100g水
（1）“浸出渣B”的主要成分是            。（写化学式）
（2）生产中，不直接用H₂SO₄浸泡“烧渣A”获取HVO₃的原因是                     。
（3）“操作①”包括       、洗涤。如果不洗涤，则产品中可能含有的金属阳离子是     、     。下列装置（部分夹持仪器省去）可用在实验室进行“操作②”的是      。（填序号）
                               
A                  B                 C                     D
（4）NaVO₃用于原油的脱硫技术，由V₂O₅溶于NaOH溶液中制取，反应的离子方程式为                                                                   。

四氯化钛(TiCl₄)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO₃)制备TiCl₄等产品的一种工艺流程示意图如下：

(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
Fe＋2Fe^3＋=3Fe^2＋
2TiO^2＋(无色)＋Fe＋4H^＋=2Ti^3＋(紫色)＋Fe^2＋＋2H₂O
Ti^3＋(紫色)＋Fe^3＋＋H₂O=TiO^2＋(无色)＋Fe^2＋＋2H^＋
加入铁屑的作用是                                                          。
(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO₂·nH₂O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在       范围。
(3)若把③中制得的固体TiO₂·nH₂O用酸清洗除去其中的杂质，还可制得钛白粉。已知25 ℃时，K_sp[Fe(OH)₃]＝2.79×10^－39，该温度下反应Fe(OH)₃＋3H^＋Fe^3＋＋3H₂O的平衡常数K＝       。
(4)已知：TiO₂(s)＋2Cl₂(g)=TiCl₄(l)＋O₂(g)   ΔH＝＋140 kJ·mol^－1
2C(s)＋O₂(g)=2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol^－1
写出④中TiO₂和焦炭、氯气反应生成液态TiCl₄和CO气体的热化学方程式：               。
(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是                 (只要求写出一项)。
(6)依据下表信息，要精制含少量SiCl₄杂质的TiCl₄，可采用       方法。

	TiCl4	SiCl4
熔点/℃	－25.0	－68.6
沸点/℃	136.4	57.6

 

某火电厂的脱硫尾气通入饱和K2CO3溶液吸收池后，经分解池制得纯净的CO2，再在合成塔与H2反应生成甲醇。其工艺艺流程示意图如下:

（1）吸收池中饱和K₂CO₃溶液吸收CO₂的离子方程式是                          。
（2）流程示意图中循环使用的物质是                        。
（3）300℃时，合成塔中的反应为CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，在密闭条件下，下列示意图能说明反应进行到t₁时刻时达到平衡状态的是         (填字母序号)

（4）利用合成塔中失活后的铬锌触媒可制得含有Cl^- 和CrO₄^2- 的溶液，其浓度均为0.01mol/L，向该溶液中逐滴加入0.01mol/L的AgNO₃溶液时，首先产生沉淀的阴离子是      (已知:Ksp(AgCl)=1.56×10^-10，Ksp(Ag₂CrO₄)=9.0×10^-12)
（5）合成塔中失活的铬锌触媒可用于制备锌锰电池。在碱性条件下，该电池的总反应为：Zn(s) ＋2MnO₂(s) ＋H₂O(l) = Zn(OH)₂(s) ＋Mn₂O₃(s) ，该电池正极的电极反应式是                   。若用电池电解(惰性电极)足量的Mg(NO₃)₂和NaCl的混合溶液，电解过程中阴极的现象是                            。

卤块的主要成分是MgCl₂，此外还含 Fe³⁺、Fe²⁺和Mn²⁺等离子。以卤块为原料可制得轻质氧化镁，工艺流程如下图：

已知：Fe²⁺氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化为Fe³⁺，生成Fe(OH)₃沉淀除去。若要求产品尽量不含杂质，请根据表1表2提供的资料，填写空白：  
表1  生成氢氧化物沉淀的pH

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
Mg（OH）2	9.6	11.1

 
表2  化学试剂价格表

试剂	价格（元/吨）
漂液（含NaClO，25.2%）	450
双氧水（含H2O2 ,30%）	2400
烧碱（含98% NaOH）	2100
纯碱（含99.5% Na2CO3）	600

 
（1）在步骤②中加入漂液而不是双氧水其原因是                                         。
写出加入NaClO发生反应的离子方程式                                                        。
（2）在步骤③中控制pH=9.8，其目的是                                                       。
（3）沉淀物A的成分为             ，试剂Z应该是              。
（4）在步骤⑤中发生反应的化学方程式是                                                      。
（5）若在实验室中完成步骤⑥，则沉淀物必需在          （填仪器名称）中灼烧。

安徽凹山铁矿坐落在马鞍山境内，矿床属于陆相火山一侵入岩型铁矿床，俗称“玢岩型”铁矿，是马钢重要的矿区之一。铁矿中被称为红帘石的铁矿含锰量高，锰是冶炼锰钢的重要原料。红帘石主要成分有磁铁矿Fe₃O₄、菱铁矿FeCO₃、锰矿（MnO₂和MnCO₃）石棉Mg₃Si₃O₇(OH)₄等。工业上将红帘石处理后运用阴离子膜电解法的新技术提取金属锰并制的绿色高效水处理剂（K₂FeO₄）。工业流程如下：

（1）工业上为提高稀硫酸浸取效率一般采取的措施是（任意写两种方法）
①                                 ②                                    
（2）石棉化学式为Mg₃Si₃O₇(OH)₄也可以表示成氧化物形式，氧化物表达式为        。
（3）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：

离子	Fe^3+	Al^3+	Fe^2+	Mn^2+	Mg^2+
开始沉淀的pH	2.7	3.7	7.0	7.8	9.3
完全沉淀的pH	3.7	4.7	9.6	9.8	10.8

 
过程②中加氨水调节溶液的pH等于6，则滤渣B的成分                  。
（4）浸出液中以Mn²⁺形式存在，且滤渣A中无MnO₂原因                         。
（5）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向；则A电极是直流电源的       极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为                                         。

（6）滤渣经反应④生成绿色高效水处理剂的离子方程式                                          。
K₂FeO₄被誉为绿色高效水处理剂的原因是                                          。

碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域,以β—锂辉石(主要成分为Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂)为原料制备Li₂CO₃的工艺流程如下:

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、5.2、9.7和12.4;Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在303 K下的溶解度分别为34.2 g、12.7 g和1.3 g。
（1）步骤Ⅰ前,β—锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）步骤Ⅰ中,酸浸后得到的酸性溶液中含有Li⁺、SO₄^2-；另含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺等杂质,需在搅拌下加入　　　(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的pH到6.0~6.5,沉淀部分杂质离子,然后分离得到浸出液。
（3）步骤Ⅱ中,将适量的H₂O₂溶液、石灰乳和Na₂CO₃溶液依次加入浸出液中,可除去的杂质金属离子有　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）步骤Ⅲ中,生成沉淀的离子方程式为　                                      。
（5）从母液中可回收的主要物质是　　　                                  。

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                     。

过氧化钙(CaO₂)难溶于水，在常温下稳定，在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气，用作杀菌剂、防腐剂、解酸剂、油类漂白剂及封闭胶泥的快干剂，在食品、牙粉、化妆品等制造中用作添加剂。下图是以大理石(主要杂质是氧化铁)等为原料制取过氧化钙(CaO₂)的流程。

请回答下列问题：
（1）操作①中应包括         、         、     用氨水调节pH至8～9的目的是______________。
（2）若测得滤液C中c(CO)＝2.50×10^－4 mol·L^－1，则Ca^2＋_ _____(填“是”或“否”)沉淀完全。[已知c(Ca^2＋)≤10^－5 mol·L^－1可视为沉淀完全；K_sp(CaCO₃)＝4.96×10^－9]
（3）若在滤液C中，加入HNO₃使溶液呈酸性以得到副产物NH₄NO₃，则酸化后溶液中，c(NH)        c(NO) （填 > 、< 或 = ），(NH₄)₂CO₃溶液中离子浓度由大到小的顺序为               。
（4）在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应，写出该反应的化学方程式：_______________，一段时间后，再加入氢氧化钠溶液，当调节溶液pH至9～11，才出现大量沉淀。用简要的文字解释需用氢氧化钠调节pH至9～11的原因_________________________。
（5）写出CaO₂与H₂O反应的化学方程式                                      。

选修：化学与技术】（金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀等性质被广泛用在高新科技材料和航天领域中。“硫酸法”生产钛的原料是钛铁矿(主要成分是：FeTiO₃，还含有少量Mn、Zn、Cr、Cu等重金属元素及脉石等杂质)；主要生产流程如下：

已知反应：①将钛铁矿与浓H₂SO₄煮解：FeTiO₃＋2H₂SO₄(浓)△TiOSO₄(硫酸氧钛)＋FeSO₄＋2H₂O。②加水热分解硫酸氧钛：TiOSO₄＋(n＋1)H₂O△TiO₂·nH₂O＋H₂SO₄。
请回答下列问题：
（1）副产品甲是____________，可循环利用的物质是___________________________。
（2）上述生产流程中加入铁屑的目的是_______________________________________。
（3）写出中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应的方程式为：________________。
（4）“硫酸法”生产钛排放的废液对水体有哪些污染，请指出主要的两点：
①_________________________________；②_______________________________。
针对其中一项污染，提出处理的方法：                                  。

(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_______________。

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________。