高中化学晶格能的应用填空题

某课题组研究以硫铁矿（主要成分为FeS₂）为原料制备氯化铁晶体（FeCl₃·6H₂O）的工艺，其设计的流程如下：

回答下列问题：
（1）已知在焙烧硫铁矿石过程中铁元素转化成了Fe₃O₄，则该反应的化学方程式                 ；
（2）“酸溶”中反应的离子方程式为                                     ；
（3）“过滤”后滤液中金属阳离子有                   ；
（4）“氧化”中使用的氧化剂最好是                    ；
（5）该工艺流程中产生的SO₂会污染空气并形成酸雨，下列物质：①BaCl₂②品红③石灰乳 ④O₂，用于吸收SO₂最好的是              。

磁材氧化铁的化学名称是氧化铁（Fe₂O₃），它是电子、电信工业的磁性材料，工业上采用生产钛白粉的下脚料（含大量FeSO₄的废液）为原料来制备磁材氧化铁。

已知:煅烧中的化学反应方程式为：FeCO₃ → FeO + CO₂↑，4FeO + O₂ → 2Fe₂O₃
（1）用98%的H₂SO₄的配制500mL的20%的H₂SO₄，所需玻璃仪器是                   

A．玻璃棒

B．烧杯

C．漏斗

D．250mL容量瓶

E．500mL容量瓶         F．胶头滴管
（2）浓缩结晶后得到的晶体是                （填化学式），A中溶质是            ；此溶液中各
离子的浓度比较大小为：                                      。
（3） 20%H₂SO₄和铁皮的作用分别是                             。
（4）检验滤液中含有NH₄⁺的方法是                              。
（5）写出步骤“合成”中发生的化学变化（用化学方程式表示）：                    。

高纯六水氯化锶晶体(SrCl₂·6H₂O)具有很高的经济价值，工业上用难溶于水的碳酸锶（SrCO₃）为原料(含少量钡和铁的化合物等)，制备高纯六水氯化锶晶体的过程为：

已知： Ⅰ. SrCl₂·6H₂O 晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。
Ⅱ.有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5
沉淀完全的pH	3.7	9.7

 
（1）操作①加快反应速率的措施有                              (写一种)。
碳酸锶与盐酸反应的离子方程式                            。
（2）酸性条件下，加入30% H₂O₂溶液，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，其离子方程式为          。
（3）在步骤②-③的过程中，将溶液的pH值由1调节至4时，宜用的试剂为_______。
A．氨水      B．氢氧化锶粉末     C． 氢氧化钠     D．碳酸钠晶体
（4）操作③中所得滤渣的主要成分是             (填化学式)。
（5）步骤④的操作是               、                 。
（6）工业上用热风吹干六水氯化锶，适宜的温度是     
A．50~60℃      B．70~80℃       C．80~100℃       D．100℃以上  

无水AlCl₃可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上由铝土矿（主要成分是A1₂O₃和Fe₂O₃）和石油焦（主要成分是C）按下图所示流程进行一系列反应来制备无水AlCl₃。

（1）氯化铝在加热条件下易升华，气态氯化铝的化学式为Al₂Cl₆，每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则AlCl₃是：   晶体，其结构式为：   。
（2）氯化炉中Al₂O₃、Cl₂和C反应的化学方程式是        。
（3）冷却器排出的尾气中含有大量CO和少量Cl₂，需用Na₂SO₃溶液除去Cl₂，此反应的离子方程式为：            。
（4）升华器中主要含有AlCl₃和FeCl₃，需加入少量Al，其作用是：   。
（5）AlCl₃产品中Fe元素含量直接影响其品质，为测定产品中Fe元素的含量，现称取16.25g无水AlCl₃产品，溶于过量的NaOH溶液，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重残留固体质量为0.32g。则产品中Fe元素的含量为：   。

某研究性学习小组利用废旧铅蓄电池阴、阳极填充物------铅膏（含PbO、PbO₂、PbSO₄）制备电绝缘材料三盐基硫酸铅（3PbO•PbSO₄•H₂O），进行资源回收研究，设计实验流程如下：

（1）步骤①铅膏中PbSO₄与Na₂CO₃溶液反应转化为PbCO₃，说明溶解度：PbSO₄       （填“＞”或“＜”）PbCO₃。
（2）步骤①中PbO₂转化为PbCO₃的离子方程式是（请配平此离子方程式）：

（3）将步骤①和④的滤液合并，加入          PH＝7，再经过         、冷却结晶、
          、洗涤、干燥，可获得Na₂SO₄•10H₂O晶体。
（4）若铅膏的质量为78g，步骤①中PbO₂和PbSO₄全部转化为PbCO₃，且PbO未发生反应；步骤②中共收集到5.6LCO₂(标准状态)，步骤③中获得90.9 g PbSO₄,则铅膏中PbO的质量分数为            （假设流程中原料无损失）。

高纯超微细草酸亚铁可用于合成新型锂电池电极材料，工业上可利用提取钛白粉的副产品绿矾（FeSO₄·7H₂O）通过下列反应制备：
FeSO₄＋2NH₃·H₂O＝Fe(OH)₂↓＋(NH₄)₂SO₄
Fe(OH)₂＋H₂C₂O₄＝FeC₂O₄＋2H₂O
（1）绿矾中含有一定量的TiOSO₄杂质。将绿矾溶于稀硫酸，加入铁粉、搅拌、充分反应并保持一段时间，过滤，可得纯净的FeSO₄溶液。在上述过程中，TiOSO₄能与水反应转化为H₂TiO₃沉淀，写出该反应的化学方程式：   ；加入铁粉的作用有   、   。
（2）由纯净的FeSO₄溶液制取FeC₂O₄时，需在真空环境下进行，原因是   。
FeC₂O₄生成后，为提高产品纯度，还需调节溶液pH＝2，若pH过低，则导致
FeC₂O₄的产率   （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。
（3）将含有FeC₂O₄的混合液过滤，将产品先用水洗涤，再用无水乙醇清洗。无水乙醇的作用是   、   。
（4）某研究小组欲从某化工残渣（主要成分为Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）出发，先制备较纯净的FeSO₄溶液，再合成FeC₂O₄。请补充完整由该化工残渣制备较纯净的FeSO₄溶液的实验步骤（可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液）：向一定量该化工残渣中加入足量的稀硫酸充分反应，过滤，   ，过滤，得到较纯净的FeSO₄溶液。

大气污染问题日益引起全民关注。
（1）PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm(1μm ="103" nm)的颗粒物。下列说法 不正确的是_________ (填字母序号)。
a．PM2.5主要来源于火力发电、工业生产、汽车尾气排放等过程
b．PM2.5颗粒小，所以对人体无害
c．直径介于1 ～ 2.5μm的颗粒物分散到空气中可形成胶体
d．推广使用电动汽车，可以减少PM2.5的污染
（2）北京科研工作者用五年时间研究出利用石灰乳除工业燃煤尾气中的硫(SO₂、SO₃)和氮(NO、NO₂)的新工艺，既能净化尾气，又能获得应用广泛的CaSO₄和Ca(NO₂)₂。

① 硫酸型酸雨的形成过程是大气中的SO₂溶于雨水生成某种弱酸，在空气中经催化氧化生成硫酸，该过程中反应的化学方程式为________________________ 、_______________ 。
② CaSO₄可以调节水泥的硬化时间。尾气中2molSO₂被石灰乳逐渐吸收最终生成了1mol CaSO₄，该过程中转移的电子数目为_________________________
③ Ca(NO₂)₂可制成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂等。尾气中NO、NO₂与石灰乳反应生成Ca(NO₂)₂的化学方程式______________________________ 。
（3）人类活动产生的CO₂长期积累，威胁到生态环境，其减排问题受到全世界关注。
工业上常用高浓度的K₂CO₃溶液吸收CO₂，得溶液X， 再利用电解法使K₂CO₃溶液再生，其装置示意图如下：
①在阳极区发生的反应包括____________和 H ⁺+ HCO₃^-＝ H₂O + CO₂↑。
②简述CO₃^2-在阴极区再生的原理____________________________ 。
③再生装置中产生的CO₂和H₂在一定条件下反应生成甲醇，工业上利用该反应合成甲醇。 已知：25 ℃，101 KPa下： H₂(g) + 1/2 O₂(g) ＝H₂O(g) Δ H1=" -242" kJ/mol
CH₃OH(g) + 3/2 O₂(g) ＝CO₂ (g) + 2 H₂O(g) Δ H₂=" -676" kJ/mol
写出CO₂和H₂生成气态甲醇等产物的热化学方程式________________________ 。

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）的流程如下图所示：

废液

①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是：                                  。
②反应I的化学方程式为                                                   。
③反应II的离子方程式为                                                   。
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pH=         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         。

焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）常用作食品漂白剂。其制备工艺流程如下：

已知：反应Ⅱ包含2NaHSO₃Na₂S₂O₅＋H₂O等多步反应。
（1）实验室制取氨气的化学方程式：                                    。
（2）“灼烧”时发生反应的化学方程式：                                。
（3）已知Na₂S₂O₅与稀硫酸反应放出SO₂，其离子方程式为：                 。
（4）副产品X的化学式是：         ；可循环利用的物质是：_________和_______。
（5）为了减少产品Na₂S₂O₅中杂质含量，需控制反应Ⅱ中气体与固体的物质的量之比约为                 。

高铁酸钠（Na₂FeO₄）具有很强的氧化性，是一种新型的绿色非氯净水消毒剂和高容量电池材料。以粗FeO（含有CuO、Al₂O₃和SiO₂等杂质）制备高铁酸钠的生产流程如下：

已知：NaClO不稳定，受热易分解。回答下列问题：
（1）高铁酸钠（Na₂FeO₄）中铁元素的化合价为            。
粗FeO酸溶过程中通入高温水蒸气，其目的是　　　　　　　              　　　。
（2）操作Ⅰ目的是得到高纯度FeSO₄溶液，氧化Ⅰ后的溶液中如果滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，由此推测氧化Ⅰ反应的离子方程式为　　　                  　　　　。
（3）本工艺中需要高浓度NaClO溶液，可用Cl₂与NaOH溶液反应制备：
①Cl₂与NaOH溶液反应的化学方程式为_____________________________________。
②在不同温度下进行该反应，反应相同一段时间后，测得生成NaClO浓度如下：

温度/^0C	15	20	25	30	35	40	45
NaClO浓度/mol·L^-1	4.6	5.2	5.4	5.5	4.5	3.5	2

请描述随温度变化规律：温度小于30℃时，NaClO浓度随温度升高而增大；温度高于30℃时，____________________________________________________。NaClO浓度随温度变化具有上述规律的原因为：________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________。

钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO₃）制备Ti等产品的一种工艺流程示意图如下：

已知：① TiO^2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中。 ②常温下，难溶电解质溶解度与pH关系图。
③25 ℃时TiO(OH)₂溶度积K_sp=1×10^-29

回答下列问题：
（1）写出钛铁矿酸浸时，反应的离子方程式                                。
（2）操作Ⅱ包含的具体操作方法有                                        。
（3）向“富含TiO^2＋溶液”中加入Na₂CO₃粉末的作用是                       ， TiO^2＋水解的离子方程式为                               ，当溶液pH=       时，TiO(OH)₂已沉淀完全。
（4）加入铁屑将Fe³⁺转化为Fe²⁺的原因是                                 。

【化学—选修2：化学与技术】(15分)由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝，工艺流程如下：
(已知：NaCl熔点为801℃；AlCl₃在181℃升华；固体直接变为气体叫做升华)

（1）把NaCl和AlCl₃的固体混合物置于下图所示的装置的一端，加热到         (最低温度)℃，即可分离NaCl和AlCl₃｡

（2）将Cl₂连续通入坩埚中的粗铝熔体里，杂质随气泡上浮除去｡气泡的主要成分除Cl₂外还含有        ；固态杂质黏附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在的物质是        ｡
（3）用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式有：
①H⁺+OHH₂O， 
②         ｡
（4）镀铝电镀池中，金属铝为      极，熔融盐电镀池中存在Na⁺､K⁺､AlCl₄^-､Al₂Cl₇^-等离子｡钢材表面(电极)的电极反应式为AlCl₄^-+3e^- Al+4Cl^-或          ｡
（5）钢材镀铝后，在表面氧化成致密的               ，避免钢材接触空气而防止钢材被腐蚀｡

工业制钛白粉产生的废液中含有大量FeSO₄、H₂SO₄和少量Fe₂(SO₄)₃、TiOSO₄，可利用酸解法生产补血剂乳酸亚铁。其生产流程如下：

已知：TiOSO₄可溶于水，在水中电离为TiO²⁺和SO₄^2-。请回答下列问题：
（1）写出TiOSO₄水解生成钛酸H₄TiO₄的离子方程式                          。步骤①中加入足量铁屑的目的是              。
（2）工业上由H₄TiO₄可制得钛白粉TiO₂。TiO₂直接电解还原法（剑桥法）生产钛 是一种较先进的方法，电解质为熔融的CaCl₂，原理如图所示，阴极的电极反应为_______________。

（3）步骤②的离子方程式是                            ，所得副产品主要 是__________（填化学式）。
（4）步骤④的结晶过程中必须控制一定的真空度，原因是                     。
（5）乳酸可由乙烯经下列步骤合成：

上述合成路线的总产率为60%，乳酸与碳酸亚铁反应转化为乳酸亚铁晶体的产率为90%，则生产468 kg乳酸亚铁晶体（M＝234 g/mol）需要标准状况下的乙烯        m³。

钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率。

请回答下列问题：
（1）氢写出Ti原子的核外电子排布式______。
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭、氯气反应得到四氯化钛的化学方程式              。
（3）制备TiO₂的方法之一是利用TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因：                               。
（4）由TiCl₄→Ti 需要在Ar气中进行，反应后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于          ℃即可。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	－25.0	648.8	714	1667
沸点/℃	136.4	1090	1412	3287

 
（5）CH₃OH（l）的燃烧热△H=-726.5kJ/mol，请写出甲醇燃烧的热化学方程式 。以甲醇和氧气（或空气）、电解液为Li₂CO₃和K₂CO₃的熔融物组成燃料电池，该电池负极反应式为__________________。
由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H₂(g)= CH₃OH(g)。若不考虑生产过程中物质的任何损失，上述产业链中每合成9mol甲醇，至少需额外补充H₂   mol。

(15分)氯化亚铜（CuCl）是有机合成工业中应用较广泛的催化剂，它是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化。从酸性电镀废液（主要含Cu²⁺、Fe³⁺）中制备氯化亚铜的工艺流程图如下：

请回答下列问题：
（1）电镀污泥的主要成分是                      （写化学式）；
（2）酸浸时发生反应的离子方程式是                          ；
（3）析出CuCl晶体时的最佳pH在        左右；
（4）铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为：
                                                       ；
（5）析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，然后真空干燥、冷却，密封包装。真空干燥，密封包装的目的是                             。