高中化学晶格能的应用填空题

工业上常用铬铁矿（有效成份为FeO·Cr₂O₃，主要杂质为SiO₂、Al₂O₃）为原料生产重铬酸钾（K₂Cr₂O₇），实验室模拟工业法用铬铁矿制重铬酸钾的主要工艺流程如下图，涉及的主要反应是：6FeO·Cr₂O₃＋24NaOH＋7KClO₃=12Na₂CrO₄＋3Fe₂O₃＋7KCl＋12H₂O，试回答下列问题：

（1）⑤中溶液金属阳离子的检验方法是                                。
（2）步骤③被沉淀的离子为（填离子符号）                             。
（3）在反应器①中，二氧化硅与纯碱反应的化学方程式为：                  。
（4）烟道气中的CO₂可与H₂合成甲醇。CH₃OH、H₂的燃烧热分别为：ΔH=－725.5 kJ/mol、ΔH=－285.8 kJ/mol，写出工业上以CO₂、H₂合成CH₃OH的热化学方程式：            。
（5）2011年云南曲靖的铬污染事件，说明含铬废渣（废水）的随意排放对人类生存环境有极大的危害。电解法是处理铬污染的一种方法，金属铁作阳极、石墨作阴极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，一段时间后产生Fe(OH)₃和Cr(OH)₃沉淀。
①写出电解法处理废水的总反应的离子方程式                               。
②已知Cr(OH)₃的K_sp=6.3×10^–31，若地表水铬含量最高限值是0.1 mg/L，要使溶液中c(Cr³⁺)降到符合地表水限值，须调节溶液的c(OH^-)≥     mol/L（只写计算表达式）。

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              。

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         

【化学工艺与技术】 电镀污泥是指电镀废水处理后产生的污泥和镀槽淤泥，被列入国家危险废物名录，属于第十七类危险废物。 处置电镀污泥回收有价金属，既可以最低限度的降低环境污染，又可以最大限度地节约资源，可谓一举两得。电镀污泥中含有Cr(OH)₃、Al(OH)₃、Zn(OH)₂、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：①水浸后溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂、Na₂ZnO₂等物质
②除去滤渣2后，溶液中存在如下反应：2+ 2H⁺+ H₂O
③不同钠盐在不同温度下的溶解度如下表：

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

（1）完成氧化焙烧过程中生成K₂CrO₄的化学方程式。
Cr(OH)₃+   Na₂CO₃+                      Na₂CrO₄+   CO₂ +  ________
（2）水浸后的溶液呈            （填“酸”、“碱”、“中”）性，该步骤过滤，在滤渣1中可进一步回收到重金属              。
（3）滤渣2的主要成分有Zn(OH)₂、             
（4）系列操作中继续加入H₂SO₄，加热蒸发，冷却结晶，过滤；继续加入H₂SO₄目的是______，可得到滤渣3的主要成分为           。
（5）工业上还可以在水浸过滤后的Na₂CrO₄溶液中加入适量H₂SO₄，用石墨做电极电解生产金属铬，写出生成铬的电极反应方程式：_______________________________。

软锰矿（主要成分为MnO₂）可用于制备锰及其化合物。
（1）早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成Mn₃O₄，再利用铝热反应原理制得锰，该铝热反应的化学方程式为              。
（2）现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示：

下表为t℃时，有关物质的pK_sp（注：pK_sp =－lgK_sp）。

物质	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Ca(OH)2	Mn(OH)2	CuS	CaS	MnS	MnCO3
pKsp	37.4	19.32	5.26	12.7	35.2	5.86	12.6	10.7

软锰矿还原浸出的反应为：12MnO₂ + C₆H₁₂O₆ + 12H₂SO₄＝12MnSO₄ + CO₂↑+18H₂O
①该反应中，还原剂为__________。写出一种能提高还原浸出速率的措施：              。
②滤液1的pH              （填“＞”、“＜”或“＝”）MnSO₄浸出液的pH。
③加入MnF₂的主要目的是除去                （填Ca²⁺、Fe³⁺或Cu²⁺）
（3）由MnSO₄制取MnCO₃
往MnSO₄溶液中加入过量NH₄HCO₃溶液，，该反应的离子方程式为_____________________；若往MnSO₄溶液中加入(NH₄)₂CO₃溶液，还会产生Mn(OH)₂，可能的原因有：MnCO₃(s) + 2OH^－(aq)Mn(OH)₂(s) + CO₃^2-(aq)，t℃时，计算该反应的平衡常数K＝               （填数值）。

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：                      。

(15分)2012年4月15日，央视曝光河北一药用胶囊厂用皮革废料所生产明胶作原料。这些企业用生石灰处理皮革废料进行脱色漂白和清洗，随后熬制成工业明胶，卖给浙江新昌县药用胶囊生产企业，最终流向药品企业，进入消费者腹中。记者调查发现9家药厂的13个批次药品所用胶囊重金属铬含量超标。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：
（1）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                          。
（2）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：4Fe(CrO₂)₂+8Na₂CO₃+7O₂ = 2Fe₂O₃+8Na₂CrO₄+8CO₂为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是                          。（写一种即可）
（3）已知CrO₄^2-在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：2CrO₄^2-+2H⁺= Cr₂O₇^2-+H₂O ;     
3CrO₄^2-+4H⁺= Cr₃O₁₀^2-+2H₂O 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                     。
（4）在含Cr₂O₇^2-废水中存在着平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O 2CrO₄^2-+2H⁺，请写出该平衡的平衡常数表达式K=            ，若继续加水稀释，平衡将    移动(填“正向”、“逆向”“不”)。
（5）请配平碱性溶液还原法中发生的离子反应：□Cr₂O₇^2-+□S^2-+□H₂O  - □Cr(OH)₃+□S₂O₃^2-+□OH^-

现代社会中铜在不同领域有广泛的应用。某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石（SiO₂)，现采用酸浸法从矿石中提取铜，其工艺流程图如下。其中铜的萃取（铜从水层进入有机层的过程）和反萃取（铜从有机层进入水层的过程）是现代湿法炼铜的重要工艺手段。

已知：反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。回答下列问题：
(1）矿石用稀硫酸处理过程中发生多步反应，除了发生Cu₂O+2H⁺＝Cu²⁺+Cu+H₂O和Fe₂O₃+6H⁺＝2Fe³⁺+3H₂O反应外，其它反应的离子方程式为____________________________________________。
(2)检验滤液中是否含有Fe³⁺的方法是____________________________________________________。
(3)“循环I”经多次循环后的水层1不能继续循环使用，但可分离出一种重要的硫酸盐，若水层1暴露在空气中一段时间后，可以得到另一种重要的硫酸盐，写出水层l暴露在空气中发生反应的离子方程式________                                                             _____________。
(4）写出电解过程中阳极（惰性电极）发生反应的电极反应式 __________________。
(5)“循环Ⅲ”中反萃取剂的主要成分的化学式是________________。
(6) 黄铜矿（主要成分CuFeS₂）是提取铜的主要原料，可采用火法溶炼工艺生产铜，该工艺的中间过程会发生反应：Cu₂S＋2Cu₂O＝6Cu+SO₂↑。该反应中，_______ (填化学式)作还原剂，每生成1mol Cu，反应中转移电子的物质的量为____________。

高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂，具有氧化、吸附、絮凝、、助凝、杀菌、除臭等作用，高铁酸钾的开发和利用正日益显示出其广阔的应用前景。其制备流程如下：

试回答下列问题
（1）反应器中，NaOH、NaClO、Fe(NO₃)₃发生反应生成Na₂FeO₄，完成并配平下列离子反应方程式：
□Fe³⁺+□ClO^─+□OH^─ ==□FeO₄^2─+□Cl^─+□___________
（2）次氯酸钠浓度对高铁酸钾产率有一定影响，当NaClO浓度为298g/L时，高铁酸钠的产率最高，此时NaClO的物质的量浓度为_______________。
（3）你认为操作①能够发生转化的原因是__________，慢慢滴加的原因的是___________。
（4）操作②如果温度过高会造成高铁酸钾的分解，高铁酸钾受热分解时生成金属氧化物和氧气，该反应的化学方程式为__________________。
（5）可以用电化学法制取Na₂FeO₄，其装置如图所示，则阳极的电极反应式为                      ；
阴极的电极反应式为______________；电解一段时间后溶OH^─的浓度会_________(填“升高”、“降低”
或“不变”)。

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       。

柠檬酸亚铁(FeC₆H₆O₇)是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾(FeSO₄·7H₂O)通过下列反应制备：
FeSO₄＋Na₂CO₃=FeCO₃↓＋Na₂SO₄
FeCO₃＋C₆H₈O₇=FeC₆H₆O₇＋CO₂↑＋H₂O
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L^－1计算)。

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3^＋	1.1	3.2
Al^3^＋	3.0	5.0
Fe^2^＋	5.8	8.8

 
(1)制备FeCO₃时，选用的加料方式是       (填字母)，原因是                        。
a．将FeSO₄溶液与Na₂CO₃溶液同时加入到反应容器中
b．将FeSO₄溶液缓慢加入到盛有Na₂CO₃溶液的反应容器中
c．将Na₂CO₃溶液缓慢加入到盛有FeSO₄溶液的反应容器中
(2)生成的FeCO₃沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是                        。
(3)将制得的FeCO₃加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80 ℃下搅拌反应。①铁粉的作用是                                          。
②反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是                                    。
(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是                     。
(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃)出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。请结合下图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO₄·7H₂O晶体的实验步骤(可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液)：向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，       ，得到FeSO₄溶液，       ，得到FeSO₄·7H₂O晶体。

粗铜精炼后的阳极泥含有Cu、Au（金）和PbSO₄等杂质，湿法处理阳极泥进行综合利用的流程如下：

（1）用CuSO₄做电解液电解含铜、金、铅的粗铜，阳极的电极反应式有：             和Cu-2e^-= Cu²⁺。
（2）焙烧阳极泥时，为了提高焙烧效率，采取的合理措施是         ，焙烧后的阳极泥中除含金、PbSO₄外，还有            （填化学式）。
（3）操作I的主要步骤为           ，操作Ⅱ的名称是                。
（4）写出用SO₂还原AuCl₄^-的离子方程式                                                    。
（5）为了减少废液排放、充分利用有用资源，工业上将滤液1并入硫酸铜溶液进行循环操作，请指出流程图中另一处类似的做法                              。
（6）已知298K时，Ksp(PbCO₃)=1.46×10^-13，Ksp(PbSO₄)= 1.82×10^-8，用离子方程式表示加入碳酸钠溶液的作用                                                。

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MnSO₃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）已知：MnCO₃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：
第Ⅴ步系列操作可按一下流程进行：请补充完成操作：（第Ⅴ步系列操作中可供选用的试剂：、乙醇）

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SO42-已除干净；　操作4：___________________；
操作5：低温烘干。
（6）操作1可能发生反应的离子方程式                                

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________。