高中化学晶格能的应用填空题

废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下：

（1）电解时废旧刀具做阳极，不锈钢做阴极，HCl溶液为电解液。阴极主要的电极反应式为________________________________________________________________________。
（2）净化步骤所得滤饼的主要成分是________。回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是回收利用其中的________。
（3）溶液Ⅰ的主要成分是________。洗涤CoC₂O₄不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会造成环境污染，原因是____________________________________________。
（4）将Co₂O₃还原成Co粉的化学反应方程式为____________________。

工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

回答下列问题：
（1）加入少量NaHCO₃的目的是               ，该工艺中“搅拌”的作用是                 。
（2）反应Ⅱ中的离子方程式为                ，在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，O₂的作用是                    。(用化学方程式表示)
（3）生产中碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在常温减压条件下的原因是                 。
（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe²⁺及NO₃^-。为检验所得产品中是否含有Fe²⁺，应使用的试剂为           。(填写字母)
A．氯水    B．KSCN溶液    C．NaOH溶液    D．酸性KMnO₄溶液

下图是传统的工业生产金属铝的基本流程图。结合铝生产的流程图回答下列问题：

（1）工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品__________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
（2）在金属铝的冶炼中加入冰晶石和氟化钙的目的是________
（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期进行更换，原因是氧化铝溶解并和部分冰晶石发生反应生成Al₂OF₆^2－，写出该反应的离子方程式________________。若电解的总反应为2Al₂O₃+3C3CO₂+4Al，则阳极的电极反应式为_______________。
（4）冰晶石能在碱性溶液中分解，写出冰晶石与足量NaOH溶液反应生成两种钠盐的化学方程式______________。
（5）已知生产1mol铝消耗的电能为1.8x10⁶J，9g铝制饮料罐可回收能量为0.2kJ，则铝制饮料罐的热回收效率η=_____________。（热回收效率= 回收能量/生产耗能x100%）

将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO₄·2H₂O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。

（1）本工艺中所用的原料除CaSO₄·2H₂O、KCl外，还需要                   等原料
（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：                   
（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO₃外还含有                 （填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。
（4）过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH₄)₂SO₄溶液。检验滤液中含有CO₃^2－的方法是：____________                                                                。
（5）已知不同温度下K₂SO₄在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：

温度（℃）	0	20	60
K2SO4溶解的量(g)	7.4	11.1	18.2

60℃时K₂SO₄的饱和溶液591g冷却到0℃，可析出K₂SO₄晶体               g
（6）氯化钙结晶水合物（CaCl₂·6H₂O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是        
a、熔点较低（29℃熔化）      b、能导电        c、能制冷       d、无毒
（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是：                                       

随着能源问题的进一步突出，利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐。最近的研究发现，复合氧化物铁酸锰(MnFe₂O₄)也可以用于热化学循环分解水制氢，MnFe₂O₄的制备流程如下：
 
(1)原料Fe(NO₃)_n中n＝________，投入原料Fe(NO₃)_n和Mn(NO₃)₂的物质的量之比应为________。
(2)步骤二中“连续搅拌”的目的是__________________________________________
步骤三中洗涤干净的标准是________________________________________________
(3)利用MnFe₂O₄热化学循环制氢的反应可表示为：
MnFe₂O₄MnFe₂O_4－x＋O₂↑；
MnFe₂O_4－x＋xH₂OMnFe₂O₄＋xH₂↑
请认真分析上述两个反应并回答下列问题：
①若MnFe₂O_4－x中x＝0.8，则MnFe₂O_4－x中Fe^2＋占全部铁元素的百分率为________。
②该热化学循环制氢法的优点有_____________________、________________________ (答两点即可)。
该热化学循环法制氢尚有不足之处，进一步改进的研究方向是___________________________________________________________。

（10 分）硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃等杂质）。用该烧渣制取药用辅料——红氧化铁的工艺流程如下：

（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有______________。
（2）“酸浸”时间一般不超过20 min，若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe²⁺含量将下降，其原因是____________________（用离子方程式表示）。
（3）“中和合成”的目的是将溶液中Fe²⁺转变为碳酸亚铁沉淀，则操作B 是_______。
（4）煅烧A 的反应方程式是___________________________________。
（5）a g 烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g。药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98．0％，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于_____________（用含a、b 的表达式表示）。

上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₂O₃、FeO、SiO₂等)为原料制备高档颜料铁红(Fe₂O₃)，具体生产流程如下：

试回答下列问题：
(1)滤液X中含有的金属阳离子是______________(填离子符号)。
(2)步骤Ⅲ中可选用________调节溶液的pH(填字母)。

A．稀硫酸

B．氨水

C．氢氧化钠溶液

D．高锰酸钾溶液

(3)步骤Ⅳ中，FeCO₃沉淀完全后，溶液中含有少量Fe^2＋，检验Fe^2＋的方法是________________________________。
(4)步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是_____________________________________________。
(5)在空气中煅烧FeCO₃生成产品氧化铁的化学方程式为______________________________。

用霞石岩(主要成分为Na₂O、K₂O、Al₂O₃、SiO₂)制碳酸钠、碳酸钾和氧化铝的工艺流程如下：已知：NaHCO₃溶液的pH约为8～9，Na₂CO₃溶液的pH约为11～12。

溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类，钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中。部分物质的溶解度如上图，根据题意回答下列问题：
（1）固体M的化学式是________，X物质是________。
（2）实验室进行煅烧操作时盛放固体物质的实验仪器是________，滤液W中主要含有的离子有________。
（3）碳酸化Ⅰ中发生主要反应的离子方程式是____________。
（4）操作Ⅰ是________(填写名称)，操作Ⅱ是________(选填编号)。
a．趁热过滤        b．冷却过滤       c．蒸馏      d．灼烧
（5）碳酸化Ⅱ调整pH＝8的目的是______，产品K₂CO₃中最可能含有的杂质是__________(写化学式)。

近年来，高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费需求增长较快。实验室可用二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾。其部分流程如下：
 
(1)第①步中采用铁坩埚而不用瓷坩埚的原因是(用化学方程式表示)________________________________________。
(2)KOH、KClO₃和MnO₂共熔反应生成墨绿色K₂MnO₄的化学方程式为________________________________________。
(3)第④步通入CO₂可以使MnO₄^2—发生反应，生成MnO₄^—和MnO₂。则K₂MnO₄完全反应时，转化为KMnO₄的百分率约为________(精确到0.1%)。
(4)第⑤步趁热过滤的目的是______________________________________。
(5)第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热，冷却结晶、________、洗涤、干燥。干燥过程中，温度不宜过高，因为____________________________________。

工业利用精炼镁渣(含有MgO、KCl、MgCl₂、BaCl₂、CaCl₂、FeCl₃等杂质)回收MgCl₂的工业流程如下:

已知:25 ℃时有关物质的溶度积如下:

物质	CaCO3	MgCO3	BaCO3	Mg(OH)2	Fe(OH)3
Ksp	4.96×10^-9	6.82×10^-6	5.1×10^-9	5.61×10^-12	2.64×10^-38

回答下列问题:
(1)写出溶解时的离子方程式                               。
(2)溶解时温度不能太高,也不宜太低,要求控制在35 ℃左右,其理由是               。
(3)操作Ⅰ包含多个操作,分别为             ,过滤,洗涤,烘干。烘干时需要减压烘干,原因是                              。
(4)为减少Na₂CO₃的用量和提高产品质量,在中和工序(中和后溶液接近中性)结束前要检验溶液中是否存在       离子,选择检验该离子的原因是                        。
(5)母液的主要成分                                       。

实验室用辉铜矿（主要成分为Cu₂S，含少量Fe₂O₃、SiO₂等杂质）制备碱式碳酸铜的主要实验流程如下。

（1）滤渣Ⅰ的成分为MnO₂、单质S和 （写化学式）；硫酸浸取时，Cu₂S被MnO₂氧化的化学方程式为 。
（2）浸取时，Fe₂O₃溶于硫酸的离子方程式为 ；研究发现若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，其可能原因是               。
（3）“赶氨”时，最适宜的操作方法是 。
（4）滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是 （写化学式）。

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+2Fe³⁺=3Fe²⁺
2TiO²⁺(无色)+Fe+4H⁺=2Ti³⁺(紫色)+Fe²⁺+2H₂O
Ti³⁺(紫色)+Fe³⁺+H₂O=TiO²⁺(无色)+Fe²⁺+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⁺ Fe³⁺+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。

(16分)柠檬酸(C₆H₈O₇)是一种工业原料，广泛应用于食品、医药等行业。下图是两种不同方法制备一水柠檬酸晶体(C₆H₈O₇·H₂O)的工艺流程图。回答相关问题：

【资料卡片】：
①柠檬酸水溶液显酸性，柠檬酸钙不溶于水；
②工业生产柠檬酸，原料预处理后，得到的发酵液中
含有柠檬酸及其他可溶性杂质；
③一水柠檬酸在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃	0	10	20	30	40	…
溶解度/g	96	118	146	183	216	…

④某种专用树脂对柠檬酸的吸附率和水温的关系如图：

【钙盐法制备】
（1）气体X是       (填化学式)，实验室检验该气体的化学方程式为       ；
（2）操作1、2的名称是       ；
（3）操作3的目的是得到一水柠檬酸晶体，操作顺序是b →      → a；(填序号)
a．过滤      b．加热浓缩      c．冷却结晶      d．蒸发结晶
（4）工业生产中，可加入       (填序号)进行脱色处理；
A．活性炭      B．明矾      C．肥皂水
（5）洗涤CaSO₄滤渣的目的是       ；
（6）母液可以循环，其中一定含有的溶质是       ；

（12 分）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^－===Fe^2＋＋TiOCl₄^2－＋2H₂O。
（1）若在实验室中煅烧固体混合物，会用到多种硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有       (填仪器名称)。流程中多次涉及沉淀，则洗涤沉淀的方法是       。
（2）生产中利用滤渣A制备半导体的反应是       。
（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有关，反应温度过高时，Ti元素浸出率会下降，其原因是       。
（5）写出由滤液D生成FePO₄的离子方程式       。由滤液D制备LiFePO₄的过程中，所需双氧水与H₂C₂O₄的物质的量比是       。

（共12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。
从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如下：

（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。则浸出钴的化学反应方程式为（产物中只有一种酸根）                。在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因_______________。
（3）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)₃，碳酸钠溶液在产生Al(OH)₃时起重要作用，请写出该反应的离子方程式____________________。
（4）碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是__________。
（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______。