高中化学晶格能的应用填空题

工业上用软锰矿(主要成分是二氧化锰)制取高锰酸钾和软磁铁氧体材料Mn_xO₄，其流程如下(部分条件和产物省略)：
请回答下列问题：

（1）K₂MnO₄中锰元素的化合价是___________。
（2）写出粉碎矿石和氢氧化钾熔融物中通入空气时，发生主要反应的化学方程式___________________。
（3）分析下表数据。工业上采用III得到较纯净的高锰酸钾，III中包含的操作名称是________________。

（4）上述工业流程中试剂X的最佳物质是(填化学式)_________________________；设计步骤IV的目的是________________________。
（5）通过煅烧MnSO₄·H₂O可制得软磁铁氧体材料Mn_xO₄。如图是煅烧MnSO₄·H₂O时温度与剩余固体质量变化的曲线。该曲线中A段所表示物质的化学式是_____________；Mn_xO₄中x=_________________________。

实验室中，用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₂O₃、FeO、SiO₂等)为原料制备高纯氧化铁(a—Fe₂O₃₎的步骤如下：

回答下列问题：
（1）上述实验中，加入铁粉的作用是____________。(用离子方程式表示)实验中检验溶液x中的离子是否与铁粉完全反应的试剂是____________溶液
（2）实验室欲用18.4 mol·L^-1的浓硫酸配制100 mL5.0mol·L^-1的硫酸溶液，所用仪器除胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒外，还有_________(填写仪器名称)；
（3）某同学用下图所示装置实现向溶液Y中通入NH₃和CO₂

①上述装置的中，仪器a的名称是_______；装置B的作用是____________________。
②圆底烧瓶内放置的固体药品为________(填化学式)；试管内发生反应的化学方程式为__________。
③甲、乙、丙三位同学分别用上述装置进行实验，装置C的试剂瓶内溶液体积相等。
若甲、乙两同学实验中，通入的NH₃和CO₂的物质的量之比分别为2：l和l：l，恰好完全反应后，溶液中水的电离程度a_甲________(填“>”“=”或“<”)a_乙。
若丙同学未用装置D，则反应后溶液中离子浓度间的关系为[H⁺]+[NH₄⁺]=_______。

多晶硅(硅单质的一种)被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl₄为主，它对环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl₄水解生成的盐酸和钡矿粉(主要成分为BaCO₃，且含有钙、铁、镁等离子)制备BaCl₂·2H₂O，工艺流程如图所示。已知常温下Fe^3＋、Mg^2＋完全沉淀的pH分别是3.4、12.4。

(1)SiCl₄水解控制在40 ℃的原因是___________________________________。
已知：SiCl₄(s)＋H₂(g)=SiHCl₃(s)＋HCl(g) ΔH₁＝＋47 kJ·mol^－1
Si(s)＋3HCl(g)=SiHCl₃(s)＋H₂(g) ΔH₂＝－189 kJ·mol^－1
则由SiCl₄制备硅的热化学方程式为__________________________________。
(2)加钡矿粉时生成BaCl₂的离子反应方程式是_________________________。
(3)加20% NaOH溶液调节pH＝12.5，得到滤渣A的主要成分是________，控制温度70 ℃的目的是____________________________________________。
(4)BaCl₂滤液经蒸发浓缩、降温结晶、过滤，再经真空干燥后得到BaCl₂·2H₂O。实验室中蒸发浓缩，用到的含硅酸盐的仪器有__________种。
(5)为体现该工艺的绿色化学思想，该工艺中能循环利用的物质是____________。

PbI₂是生产新型敏化太阳能电池的敏化剂——甲胺铅碘的原料。合成PbI₂的实验流程如下：

（1）将铅块制成铅花的目的是                 。
（2）31.05g铅花用5.00mol·L^－1的硝酸溶解，至少需消耗5.00 mol·L^－1硝酸        mL，同时产生       L(标准状况下)NO。
（3）取一定质量(CH₃COO)₂Pb·nH₂O样品在N₂气氛中加热，测得样品固体残留率
随温度的变化如下图所示（已知：样品在75℃时已完全失去结晶水）。
①(CH₃COO)₂Pb·nH₂O中结晶水数目n=             （填数字）。
②100～200℃间分解产物为铅的氧化物和一种有机物，则该有机物为                （写结构简式）。
（4）称取一定质量的PbI₂固体，用蒸馏水配制成室温时的饱和溶液，准确移取25.00mLPbI₂饱和溶液分次加入阳离子交换树脂RH中，发生：2RH(s) + Pb²⁺(aq) = R₂Pb(s) +2H⁺(aq)，用锥形瓶接收流出液，最后用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性，将洗涤液合并到锥形瓶中。加入2～3滴酚酞溶液，用0.002500mol·L^－1NaOH溶液滴定，到滴定终点时用去氢氧化钠标准溶液20.00mL。计算室温时PbI₂的Ksp (请给出计算过程)。

(16分)用含有A1₂O₃、SiO₂和少量FeO·xFe₂O₃的铝灰制备A1₂(SO₄)₃·18H₂O。工艺流程如下(部分操作和条件略)：

已知：一定条件下，MnO₄可与Mn²⁺反应生成MnO₂
（1）稀H₂SO₄溶解Al₂O₃的离子方程式是__________________。
（2）已知：生成氢氧化物沉淀的pH如下表(注：金属离子的起始浓度为0.1mol·L^-1)

	Al(OH)3	Fe(OH)2	Fe(OH)3
开始沉淀时	3.4	6.3	1.5
完全沉淀时	4.7	8.3	2.8

上述流程中，加入过量KMnO₄溶液的作用是________________________。(用离子方程式表示)
（3）向滤渣B中加入浓盐酸并加热，能说明沉淀中存在MnO₂现象是____________。
上述流程中加入MnSO₄体的目的是_______。操作a由一系列操作组成，分别是_____、___、过滤。
（4）若用沉淀溶解平衡原理分析，操作a能析出A1₂(SO₄)₃·18H₂O的原因是①_______②________。

（选考）【化学—选修2：化学与技术】
近年来，为提高能源利用率，西方提出共生理念——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              (填序号)。

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%的乙二醇溶液做溶剂，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液做溶剂的原因是                                。
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                     。

工业上利用锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe₂O₄，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物）制取金属锌的流程如图所示。回答下列问题：

（1）酸浸时ZnFe₂O₄会生成两种盐，该反应的化学方程式为     
（2）净化I操作分为两步：第一步是将溶液中少量的Fe^2＋氧化；第二步是控制溶液pH，使Fe^3＋转为Fe(OH)₃沉淀。
①写出酸性条件下H₂O₂与Fe^2＋反应的离子方程式     
②25⁰C时，pH=3的溶液中，c (Fe^3＋)＝     mol/L（已知25℃，。
③净化I生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是     。
（3）若没有净化II操作，则对锌的制备带来的影响是        。
（4）本流程中可以循环利用的物质除锌外还有        。

钛铁矿的主要成分为FeTiO₃（可表示为FeO·TiO₂），含有少量MgO、CaO、SiO₂等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料（钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂和磷酸亚铁锂LiFePO₄）的工业流程如下图所示：

已知：FeTiO₃与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO₃＋4H⁺＋4Cl^-＝Fe²⁺＋TiOCl₄^2-＋2H₂O
（1）化合物FeTiO₃中铁元素的化合价是            。
（2）滤渣A的成分是               。
（3）滤液B中TiOCl₄^2- 转化生成TiO₂的离子方程式是                                    。
（4）反应②中固体TiO₂转化成(NH₄)₂Ti₅O₁₅溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是                     。

（5）反应③的化学方程式是                       。
（6）若采用钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂）和磷酸亚铁锂（LiFePO₄） 作电极组成电池，其工作原理为：
Li₄Ti₅O₁₂＋3LiFePO₄Li₇Ti₅O₁₂＋3FePO₄
该电池充电时阳极反应式是                      。

CMA（醋酸钙、醋酸镁固体的混合物）是高速公路的绿色融雪剂。以生物质废液——木醋液（主要成分乙酸，以及少量的甲醇、苯酚、焦油等杂质）及白云石（主要成分MgCO₃·CaCO₃，含SiO₂等杂质）等为原料生产CMA的实验流程如下：

（1）步骤①发生的反应离子方程式为                      。

（2）步骤②所得滤渣1的主要成分为               （写化学式）；步骤②所得滤液常呈褐色，颜色除与木醋液中含有少量的有色的焦油有关外，产生颜色的另一主要原因是              。
（3）已知CMA中钙、镁的物质的量之比与出水率（与融雪效果成正比）关系如图所示，步骤④的目的除调节n(Ca)∶n(Mg)约为            （选填：1∶2；3∶7；2∶3）外，另一目的是               。
（4）步骤⑥包含的操作有                    、过滤、洗涤及干燥。

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：

（1）MgCO₃与稀硫酸反应的离子方程式为                               。
（2）加入H₂O₂氧化时，发生反应的化学方程式为                               。
（3）滤渣2的成分是                       （填化学式）。
（4）煅烧过程存在以下反应：
2MgSO₄+C  2MgO+2SO₂↑+CO₂↑
MgSO₄+C  MgO+SO₂↑+CO↑
MgSO₄+3C  MgO+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                。
②B中盛放的溶液可以是                。
a．NaOH溶液        b．Na₂CO₃溶液       c．稀硝酸       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：
                                                               

(14分)普通钢中加入少量的钒(V))能极大地改善钢的弹性和强度，使钢材既耐高温又抗奇寒，因此它有“合金维生素”之称。'T业上回收废钒催化剂(含有V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂) 中钒的主要流程如下：

回答下列问题：
（1）滤渣l的主要成分是              。
（2）步骤②中发生反应的离子方程式为                                                 。
（3）步骤③的变化过程可简化为(HA表示有机萃取剂)：VOSO4 (水层)十2HAc（有机层)VOA₂(有机层) 十H₂SO₄ (水层)，则步骤④中可选择硫酸作萃取剂的原因是                    。萃取和反萃取在实验室里用到的玻璃仪器有       和               。
（4）该工艺流程中，可以循环利用的物质除了氨气以外，还有                     。
（5）调节溶液pH，可将(VO₂)SO₄转变成NH₄VO₃沉淀。25℃时，当pH 为1. 7～1. 8 时，钒沉淀率为98. 8%，假设其它各步反应都完全进行，已知KC1O₃的还原产物是KCl，若每消耗1 mol KC1O₃，理论上可回收金属钒       g(计算结果保留一位小数)。

用含有Al₂O₃、SiO₂和少量FeO·xFe₂O₃的铝灰制备Al₂(SO₄)₃·18H₂O，工艺流程如下：
Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H₂SO₄，过滤：
Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO₄溶液，调节溶液的pH约为3；
Ⅲ.加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色；
Ⅳ.加入MnSO₄至紫红色消失，过滤；
Ⅴ.浓缩、结晶、分离，得到产品。
(1)H₂SO₄溶解Al₂O₃的离子方程式是___________________________________
_________________________。
(2)将MnO₄^—氧化Fe^2＋的离子方程式补充完整：4^2—

(3)已知：生成氢氧化物沉淀的pH

	Al(OH)3	Fe(OH)2	Fe(OH)3
开始沉淀时	3.4	6.3	1.5
完全沉淀时	4.7	8.3	2.8

 
注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L^－1。
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的____________________________________。
(4)已知：一定条件下，MnO₄^—可与Mn^2＋反应生成MnO₂。
①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热，能说明沉淀中存在MnO₂的现象是
_________________________________________________________________。
②Ⅳ中加入MnSO₄的目的是______________________________________。

辉铜矿石主要含有硫化亚铜（Cu₂S）及少量脉石（SiO₂）。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下：

（1）写出浸取过程中Cu₂S溶解的离子方程式：____________________。
（2）回收S过程中温度控制在50～60℃之间，不宜过高或过低的原因是_____________。
（3）气体NO_x与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质，该反应的化学方程式为_______________________；向滤液M中加入（或通入）下列__________（填字母）物质，得到另一种可循环利用的物质。
a．铁        b．氯气      c．高锰酸钾
（4）保温除铁过程中，加入CuO的目的是__________________；蒸发浓缩时，要用HNO₃溶液调节溶液的pH，其理由是____________________。

选考题【化学一一选修化学与技术】以炼锌烟尘（主要成份为ZnO，含少量CuO和FeO）为原料，可以制取氯化锌和金属锌。
Ⅰ、制取氯化锌主要工艺如下：

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
Zn^2+	5. 2	6. 4
Fe^2+	5. 8	8. 8

（1）加入H₂O₂溶液发生反应的离子方程式为                               。
（2）流程图中，为了降低溶液的酸度，试剂X不可以是             （选填序号：
a．ZnO；b．Zn(OH)₂ ；c．Zn₂(OH)₂CO₃；d．ZnSO₄；pH应调整到         ；
（3）氯化锌能催化乳酸（2－羟基丙酸）生成丙交酯（C₆H₈O₄）和聚乳酸，丙交酯的结构简式为        ，聚乳酸的结构简式为                      ；
Ⅱ、制取金属锌采用碱溶解ZnO(s)+2NaOH(aq)+H₂O(l)=Na₂[Zn(OH)₄](aq)，然后电解浸取液。
（4）以石墨作电极电解时，阳极产生的气体为     ；阴极的电极反应为             ；
（5）炼锌烟尘采用碱溶，而不采用酸溶后电解，主要原因是                           。

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＋＋4SO₄^2—＋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)＋CO₃^2—CaCO₃(s)＋SO
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)。