高中化学晶格能的应用填空题

工业上利用电镀污泥（主要含有Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃及部分难溶杂质）回收铜和铬等金属，回收流程如下：

已知部分物质沉淀的pH及CaSO₄的溶解度曲线如下：

	Fe^3+	Cu^2+	Cr^3+
开始沉淀pH	2．1	4．7	4．3
完全沉淀pH	3．2	6．7	a

 

（1）在浸出过程中除了生成Fe₂(SO₄)₃、Cr₂(SO₄)₃外,主要还有                
（2）在除铁操作中，需要除去Fe³⁺和CaSO₄,请完成相关操作：①加入石灰乳调节pH到              ；②将浊液加热到80℃，             。
（3）写出还原步骤中加入NaHSO₃生成Cu₂O固体的离子反应方程式         ，此步骤中加入NaHSO₃得到Cu₂O的产率为95%，若NaHSO₃过量，除了浪费试剂外，还会出现的问题是    。
（4）当离子浓度≤1×10^—5 mol•L^-1认为沉淀完全，若要使Cr³⁺完全沉淀则要保持C(OH^—)≥ 。已知：Ksp[Cr(OH)₃]=6．3×10^-31，）

(14分)某化学小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO₄。已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al(31％)、Fe(1．3％)的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3％)。

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：

（1）“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是              
（2）“酸浸”时所加入的酸是                     (填化学式)。
（3）加入H₂O₂时发生反应的离子方程式为              
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是              
（5）产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeS0₄·7H₂0)，其原因可能是              (写出一点即可)。
（6）NiS0₄·7H₂0可用于制备镍氢电池(NiMH)，镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni(OH)₂+M=NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为       。

难溶性杂卤石(K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：
K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O(s) 2Ca^2＋＋2K^＋＋Mg^2＋＋4＋2H₂O
为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)₂溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

(1)滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)₂溶液能溶解杂卤石浸出K^＋的原因：_________________________________________________。
(3)“除杂”环节中，先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入________溶液调滤液pH至中性。

(4)不同温度下，K^＋的浸出浓度与溶浸时间的关系如图。由图可得，随着温度升高，
①________________________________________________________，
②________________________________________________________。
(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO₄(s)＋CaCO₃(s)＋
已知298 K时，K_sp(CaCO₃)＝2.80×10^－9，
K_sp(CaSO₄)＝4.90×10^－5，求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。

分子筛具有吸附能力强，热稳定性高等优良性能，使得分子筛获得广泛应用，某种型号分子筛的工业生产流程可表示如下：

在滴加氨水调节pH=9的过程中，若pH控制不当，会有Al(OH)₃生成，假设生产过程中铝元素、硅元素均没有损失，钠原子利用率为10%。
（1）分子筛的直径为4A(1A=10^－10m)称为4A型分子筛，当Na⁺被Ca²⁺取代时就制得5A型分子筛，当Na⁺被K⁺取代时就制得6A型分子筛。要高效分离正丁烷(分子直径为4．65A)和异丁烷(分子直径为5．6A)应该选用_______型分子筛。
（2）Al₂(SO₄)₃溶液与Na₂SiO₃溶液反应生成胶体的离子方程式为________________________
（3）该生产流程中所得滤液里含有的离子除H⁺、OH^－外，主要还有         等离子。检验其中金属阳离子的操作方法是            ；
（4）加NH₃•H₂O调节pH后，加热到90℃并趁热过滤的原因可能是                  。
（5）该生产流程中所得分子筛的化学式为                 。（用氧化物形式表示）

七铝十二钙（12CaO•7Al₂O₃)是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO₃和MgCO₃)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：

（1）煅粉主要含MgO和        ；用适量的NH₄NO₃溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，该工艺中不能用（NH₄)₂SO₄代替NH₄NO₃，原因是                            。
（2）滤液I中的阴离子有         （忽略杂质成分的影响）；若滤液I中仅通入CO₂，会生成           ，从而导致CaCO₃产率降低。
（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为                。
（4）电解制备Al(OH)₃时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为               。

近年来，为提高能源利用率，西方提出共生系统。特指为提高经济效益，人类生产活动尽可能多功能化。共生工程将会大大促进化学工业的发展。
（1）由于共生工程的应用，利用发电厂产生的SO₂制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO₂＋O₂＋2H₂O＝2H₂SO₄，该电池电动势为1.06V。实际过程中，将SO₂通入电池的           极（填“正”或“负”），负极反应式为                。用这种方法处理SO₂废气的优点是                    。
（2）以硫酸工业的SO₂尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下：

①生产中，向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是               。
②下列有关说法正确的是                       。

A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙

B．反应III中发生反应的化学方程式为CaSO4＋4CCaS＋4CO↑

C．反应IV需控制在60～70℃,目的之一是减少碳酸氢铵的分解

D．反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥

③反应V中选用了40%的乙二醇溶液，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液原因是                                           。
④（NH₄)₂SO₃可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式                     。

电子级钴的氧化物用于半导体工业和电子陶瓷等领域，是一种纯度很高的氧化物。其工业制取流程如下：

（1）实验室过滤所需的仪器有铁架台、铁圈、烧杯、          和漏斗。
（2）滤渣A的成分除过量的Co₃（PO₄）₃和Fe(OH)₃外还有          （填化学式），加入CO₃(PO₄)₂的目的是                。
（3）Co与稀硝酸反应生成 Co²⁺的离子方程式为：               。
（4）滤渣B经过反复洗涤、干燥后，进行灼烧，其热重分析图如下：写出下列化学反应方程式：

①AB段：                      ；
②BC段                    。

过碳酸钠（2Na₂CO₃·3H₂O₂）俗称固体双氧水，是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂。某兴趣小组制备过碳酸钠的制备流程如下：
（注：BC-1、BC-2均为稳定剂，其中BC-1是由异丙醇和三乙醇胺按一定比例混合而成）
（1）结晶过程中加入氯化钠、搅拌，作用是      。
（2）加入BC-2稳定剂与工业纯碱中含有的Fe³⁺ 杂质生成稳定的配合物的目的是   。
（3）洗涤抽滤产品，应选用合适的洗涤试剂是      （填写序号）。

A．饱和氯化钠溶液

B．水

C．异丙醇

D．碳酸钠饱和溶液

（4）工业上常以活性氧的质量分数[ω(活性氧)＝16 n(H₂O₂) / m(样品) ×100﹪]来衡量过碳酸钠产品的优劣，ω≥13﹪为优等品。现将0.2000g某厂家生产的过碳酸钠样品（所含杂质不参与后面的反应）溶于水配成溶液，加入适量稀硫酸酸化，再加入足量KI，摇匀后静置于暗处，充分反应后加入少量淀粉试剂，用0.1000mol/LNa₂S₂O₃溶液滴定到终点，消耗Na₂S₂O₃溶液33.00mL。（已知：2Na₂S₂O₃＋I₂=Na₂S₄O₆＋2NaI），通过计算判断样品是否为优等品(写出计算过程)。

高锰酸钾是中学常用的试剂。工业上用软锰矿制备高锰酸钾流程如下。

（1）写出实验室利用KMnO₄分解制取O₂的化学方程式                      
（2）KMnO₄稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是     

A．84消毒液(NaClO溶液)

B．双氧水

C．苯酚

D．75%酒精

（3）在滴定实验中，常用           （填“酸式”或“碱式”）滴定管量取KMnO₄溶液。
（4）写出反应①的化学方程式                                   
（5）操作Ⅰ的名称是       ；操作Ⅱ根据KMnO₄和K₂CO₃两物质在     （填
性质）上的差异，采用        （填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO₄粗晶体。
（6）上述流程中可以循环使用的物质有       、       （写化学式）,鉴于此现用100吨软锰矿（含MnO₂87.0%），理论上可生产KMnO₄晶体         吨（不考虑制备过程中原料的损失）。

高铁酸钠（Na₂FeO₄）是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂。

（1）Na₂FeO₄中铁元素化合价是   价，Na₂FeO₄具有较强的       （填“氧化性”或“还原性”）。
（2）用Na₂FeO₄给水消毒、杀菌时得到的Fe³⁺可以净水，Fe³⁺净水原因是                （用离子方程式表示）。
（3）工业上可用FeCl₃、NaOH 、NaClO三种物质在一定条件下反应制得Na₂FeO₄，完成下列化学方程式：2FeCl₃ + 10NaOH + 3NaClO = 2         + 5         + 9          。
（4）工业上还可用电解浓NaOH溶液的方法制Na₂FeO₄ 。
①若电解所需的浓NaOH溶液为16 mol/L，则在实验室配制500 mL该浓度的溶液需NaOH的质量为
______g；
② 电解浓NaOH溶液制备Na₂FeO₄，其工作原理如下图所示：
阳极的电极反应式为                            ；可循环使用的物质是        。

硫酸铅广泛应用于制造蓄电池。利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产硫酸铅的流程如下：

已知铅浮渣的主要成分是PbO、Pb，还含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的杂质。25℃时，K_sp(CaSO₄)＝4.9×10^－5，K_sp(PbSO₄)＝1.6×10^－8。
（1）已知步骤Ⅰ有NO产生，浸出液中含量最多的阳离子是Pb²⁺。分别写出PbO、Pb参加反应的离子方程式                             、                                  。
（2）步骤Ⅰ需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余，目的是                               。
（3）母液可循环利用于步骤Ⅰ，其溶质主要是            (填一种物质化学式)，若母液中残留的SO₄^2－过多，循环利用时可能出现的问题是                                    。
（4）产品PbSO₄还需用Pb(NO₃)₂溶液多次洗涤，目的是除去                              。
（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的PbSO₄分别转化为PbO₂和Pb，充电时阴极的电极反应式为                                           。

铝是用途广泛的金属材料，目前工业上主要用铝土矿(主要成分含氧化铝、氧化铁)来制取铝，其常见的过程如下：

请回答下列问题：
（1）沉淀B的化学式为              ，溶液C中阴离子主要是             。
（2）操作Ⅰ是                （填操作名称）
（3）写出①过程中发生反应的离子方程式                      。
（4）Al(OH)₃沉淀必须进行洗涤才能通过操作Ⅳ获得纯净Al₂O₃，操作Ⅳ是            （填操作名称），简述洗涤沉淀的操作方法：                     。
（5）生产过程中，除水、CaO和CO₂可以循环使用外，还可循环使用的物质有       （填化学式）。
（6）电解Al₂O₃制取金属Al的阳极电极反应式为                       。

高纯度的氢氧化镁广泛应用于医药、电力等领域。镁硅酸盐矿石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如下：

已知1：溶液Ⅰ中除MgSO₄外，还含有少量Fe^3＋、Al^3＋、Fe^2＋等离子
2：几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如下表所示：

	Fe^3+	Al^3+	Fe^2+	Mg^2+
开始沉淀时	1.5	3.3	6.5	9.4
沉淀完全时	3.7	5.2	9.7	12.4

 
（1）向溶液Ⅰ中加入X的作用是____________。
（2）向溶液Ⅰ中加入的两种试剂先后顺序是______________（填化学式）。
（3）加入H₂O₂溶液反应的离子方程式是__________________。
（4）下图是Mg²⁺转化率随温度t的变化示意图：

① t₁前Mg^2＋转化率增大的原因是____________；t₁后Mg^2＋转化率下降的原因是(用化学方程式表示)______________。
② 向溶液Ⅱ中加入氨水反应的离子方程式是_________。

SiCl₄是一种遇水强烈水解，并放出大量的热的化合物。研究人员利用SiCl₄水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成分为BaCO₃，且含有铁、镁等离子）来制备BaCl₂·2H₂O，工艺流程如下：

已知：①常温下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分别是3.4、12.4。
②BaCO₃的相对分子质量是197; BaCl₂.2H₂O的相对分子质量是244。
（1）SiCl₄发生水解反应的化学方程式                    。
（2）氮化硅(Si₃N₄)是一种高温结构材料，粉末状的Si₃N₄可以在高温条件下由SiCl4蒸汽与NH₃反应得到，请写出该反应的化学方程式              。
（3）加钡矿粉调节pH=7的作用是：
①使BaCO₃转化为BaCl₂；②                   ；
（4）生成滤渣A的离子方程式：              ；
（5）BaCl₂滤液经            、           、过滤、洗涤，再经真空干燥后得到BaCl₂.2H₂O。
（6）10吨含78.8% BaCO₃的钡矿粉理论上最多能生成BaCl2·2H₂O_   吨。

NaCN、KCN等氰化物是重要的基本化工原料。用于基本化学合成、冶金等。
（1）用含NaCN（N显一3价）的废水合成黄血盐(K₄[Fe(CN)₆])的主要工艺流程如图：

①写出NaCN的电子式__________。
②在反应器中发生的主要反应的方程式为                    。
③加入碳酸钠溶液主要目的是                              。
（2）已知HCN的电离常数K_a=6.2×10^-10，浓度均为0.1mol·L^－1的NaCN和HCN的混合溶液显       (填“酸”、“碱”或“中”) 性，通过计算说明原因                   。
（3）现代开采金矿：先以NaCN溶液浸取粉碎的含金(Au)矿石，通空气，使矿石中的金粒溶解，得到Na[Au(CN)₂]( 二氰合金酸钠)溶液；再用锌与Na[Au(CN)₂]溶液发生置换反应生成金。金溶解过程中发生的化学方程式为                  ；消耗的锌与生成的金的物质的量之比为                  。
（4）臭氧(O₃)可以将剧毒的NaCN溶液氧化为无毒的NaCNO, 进一步将NaCNO氧化得到N₂和NaHCO₃,在氧化过程中，1mol O₃得到2mole^-。若要处理含NaCN0.001mol·L^－110³L，至少需要标准状况下的O₃           L。