高中化学晶格能的应用填空题

锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO₂）、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi⁺+xe^- = Li_xC₆。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。

回答下列问题：
（1）LiCoO₂中，Co元素的化合价为           。
（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式                      。
（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式          ；可用盐酸代替H₂SO₄和H₂O₂的混合液，但缺点是                           。
（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式                       。
（5）充放电过程中，发生LiCoO₂与Li_1-xCoO₂之间的转化，写出放电时电池反应方程式          。
（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是       。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有                （填化学式）。

工业上回收利用某合金废料（主要含Fe、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活泼金属）的工艺流程如下：

（1）金属M为            ，操作1为               。

（2）加入H₂O₂的作用是（用离子方程式表示）                ，加入氨水的作用是               。
（3）充分焙烧的化学方程式为                                                      。
（4）已知Li₂CO₃微溶于水，其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。90℃时Ksp（Li₂CO₃）的值为                   。

温度/℃	10	30	60	90
浓度/mol・L^－1	0.21	0.17	0.14	0.10

（5）用惰性电极电解熔融Li₂CO₃制取锂，阳极生成两种气体，则阳极的电极反应式为                。

氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ), Mn(Ⅱ), Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下:

提示:在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化，高锰酸钾的还原产物是MnO₂
回答下列问题:
(1)反应②中除掉的杂质离子是      ，发生反应的离子方程式为                                  
加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是                                              
(2)反应③的反应类型为      ，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有                       
(3)反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是                               
(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO₃·xZn(OH)₂ .取干操后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1 g. 则x等于                                                   。                

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＋转化为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：___________。
②25 ℃时，pH＝3的溶液中，c(Fe^3＋)＝________mol·L^－1（已知25 ℃，K_sp[Fe( OH)₃]＝4.0×10^－38）。
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_________________。
⑷本流程中可以循环利用的物质除锌外还有________________。

活性Fe₃O₄为黑色固体，有磁性，其不溶于水、碱和酒精、乙醚等有机溶剂中， Fe₃O₄在潮湿的空气中或高温下易被O₂氧化。工业上利用锈蚀废铁为原料，利用共沉淀法制备活性Fe₃O₄（或写为FeO·Fe₂O₃）的流程如下：

（1）在制备过程中将块状固体原料粉碎磨成粉末，作用是                     。
（2）设计合理的实验方案证明Fe₃O₄与盐酸反应的产物中含有Fe²⁺、Fe³⁺，简述实验操作步骤和实验现象                                                             。
（可供选择的试剂：KSCN溶液、还原铁粉、氯水、酸性高锰酸钾溶液）
（3）假如在反应池中几乎没有气体产生，在合成池里所有铁元素转化为Fe₃O₄，则根据相关反应可知，配料中心很可能使混合物中的Fe₂O₃与Fe物质的量之比接近于      。
（4）在一次制备Fe₃O₄的实验中，由于配料中心反应物比例控制不当，获得了另一种产品Fe_xO_y。取一定量该产品溶于足量盐酸中，还需通入标准状况下224 mLCl₂才能把溶液中的Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，然后把所得溶液滴加足量NaOH溶液，将沉淀过滤、洗涤、蒸干，灼烧至恒重，得8 g固体。计算该产品的化学式。(请写出计算过程)

TiO₂既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。
（1）实验室利用反应TiO₂（s）+CCl₄（g）TiCl₄（g）+CO₂（g），在无水无氧条件下制备TiCl₄，实验装置示意图如下：

有关物质性质如下表

物质	熔点/℃	沸点/℃	其他
CCl4	-23	76	与TiCl4互溶
TiCl4	-25	136	遇潮湿空气产生白雾

仪器A的名称是         ，装置E中的试剂是              。反应开始前依次进行如下操作：组装仪器、             、加装药品、通N₂一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括：①停止通N₂ ②熄灭酒精灯 ③冷却至室温。正确的顺序为          （填序号）。欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是                 。
（2）工业上由钛铁矿（FeTiO₃）(含Fe₂O₃、SiO₂等杂质)制备TiO₂的有关反应包括：

90℃

酸溶   FeTiO₃（s）+2H₂SO₄（aq）==FeSO₄（aq）+ TiOSO₄（aq）+ 2H₂O（l）

水解   TiOSO₄（aq）+ 2H₂O（l）==  H₂TiO₃（s）+H₂SO₄（aq） 
简要工艺流程如下：

①试剂A为    。钛液Ⅰ需冷却至70℃左右，若温度过高会导致产品TiO₂收率降低，原因是         。
②取少量酸洗后的H₂TiO₃，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H₂O₂后出现微红色，说明H₂TiO₃中存在的杂质离子是        。这种H₂TiO₃即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO₂也会发黄，发黄的杂质是          （填化学式）。

孔雀石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，还含少量铁的化合物和硅的化合物。以孔雀石为原料可制备CuCl₂·3H₂O及纯碱，流程如图所示。

已知：溶液A只含Cu^2＋、Fe^2＋、Fe^3＋三种金属离子，且三种离子沉淀时的pH如表所示。回答下列问题。

金属离子	Fe^3+	Fe^2+	Cu^2+
pH	氢氧化物开始沉淀	1.9	7.0	4.7
氢氧化物安全沉淀	3.2	9.0	6.7

 
（1）E、H的化学式依次为        、        。
（2）图中“试剂1”若为H₂O₂，它在流程中的具体作用为                        。
（3）加入CuO的作用是调节溶液pH，则pH的范围为                        。
（4）由溶液C获得CuCl₂·3H₂O，需要经过蒸发浓缩、           、过滤、洗涤、干燥等操作，洗涤CuCl₂·3H₂O晶体需要的主要玻璃仪器有烧杯、              。

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）反应I的化学方程式为：          。
（3）“灼烧”时发生反应的化学方程式：          。
（4）已知Na₂S₂O₅与稀硫酸反应放出SO₂，其离子方程式为：          。
（5）副产品X的化学式是          。
（6）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     。检验产品中含有碳酸钠杂质所需试剂是    （填编号）
①酸性高锰酸钾       ②品红溶液       ③澄清石灰水  
④饱和碳酸氢钠溶液   ⑤NaOH          ⑥稀硫酸

（共12分）　　工业上以锂辉石（Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂，含少量Ca、Mg元素）为原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下：

　　已知：① Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂H₂SO₄（浓）Li₂SO₄Al₂O₃·4SiO₂·H₂O↓
　　② 某些物质的溶解度(S)如下表所示：

T/℃	20	40	60	80
(Li2CO3)/g	1.33	1.17	1.01	0.85
(Li2SO4)/g	34.2	32.8	31.9	30.7

　　③ 从滤渣1中分离出Al₂O₃的部分流程如下图所示：

（1）、请依次写出在括号内加入试剂的化学式　　　　　　　　、　　　　　　　　。
（2）、请依次写出方框中所得到物质的化学式　　　　　　　　、　　　　　　　　。
（3）、步骤Ⅰ中反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）、已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)₂和CaCO₃。向滤液1中加入石灰乳的作用是（运用化学平衡原理简述）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（5）、向滤液2中加入饱和Na₂CO₃溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（6）、氧化铝在工业上用作高温耐火材料，制耐火砖、坩埚、瓷器、人造宝石等，同时氧化铝也是炼铝的原料。写出用氧化铝炼铝的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　。

某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物（铁元素的化合价为+2和+3价），工业上以该废渣为原料生产CuCl2的工艺流程如下：

焙烧过程中发生的主要反应为：CuS+2NaCl+2O2高温CuCl2+Na2SO4。
回答下列问题：
（1）焙烧前先进行粉碎的理由是_____________________________________________。
（2）试剂A应选用　　     　（填编号）①NaClO、②Cl2、③H2O2溶液、④浓硫酸
加入试剂A的目的是____________________________________________________________。
（3）上述过滤操作中需要用到的玻璃仪器有_____________________________________________。
（4）从CuCl2溶液得到CuCl2晶体的操作是         （写出操作名称），该操作必需在HCl气流中进行，原因是_____________________________________________（用离子方程式表示）。
（5）如何检验滤液B中是否还有未沉淀的Fe3+______________________________，
加试剂A调节溶液pH=4时，c(Fe3+)为_______________。（已知Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10－39）

（共12分）钛是21世纪金属。下面是利用钛白粉（TiO₂）生产海绵钛（Ti）的一种工艺流程：

已知：① Mg(s)＋Cl₂ (g)＝MgCl₂ (s)     △H＝－641 kJ·mol^－1
② Cl₂(g)＋1/2Ti (s)＝1/2TiCl₄ (l)  △H＝－385 kJ·mol^－1
（1）钛白粉是利用TiO^2＋发生水解生成钛酸（H₂TiO₃）沉淀，再煅烧沉淀制得的。
TiO^2＋发生水解的离子方程式为                                      。
（2）反应I在800～900℃下进行，还生成一种可燃性无色气体，该反应的化学方程式为        ；
反应II的热化学方程式为                                              。
（3）该工艺流程中，可以循环使用的物质有       （填化学式）。
（4）在800℃～1000℃时电解TiO₂也可制得海绵钛，装置如右图所示。图中b是电源的       极，阴极的电极反应式为                                      。

麦秸杆、木屑等废料经干馏制燃料气过程中产生大量的废液，俗称木醋液（主要成分乙酸，还含少量的甲醇、苯酚、焦油等）。以木醋液与白云石（主要成分2MgCO₃·3CaCO₃，还含有SiO₂等杂质）等为原料，可制备出绿色环保型融雪剂CMA（醋酸钙、醋酸镁固体的混合物）。
CMA生产流程如下：

（1）步骤①发生反应的离子方程式为 ________________。
（2）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焦油外，产生颜色的另一主要原因是            。
（3）步骤③是往滤液中加活性炭粉，可使滤液脱色，这是利用了活性炭具有          。
实验测知CMA中钙、镁离子的物质的量之比与出水率（与融雪效果成正比）的关系如图。

（4）由图知，当CMA中n(Ca²⁺)∶n(Mg²⁺)约为            时融雪的效果最好。（选填字母）
a．1∶2         b．3∶7          c．2∶3
步骤④的目的主要是                          ，                        。
（5）步骤⑥包含的操作有              、过滤、洗涤及干燥。

硫酸亚锡(SnSO₄)是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业。某研究小组设计SnSO₄制备路线如下：

查阅资料：
Ⅰ．酸性条件下，锡在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺两种主要存在形式，Sn²⁺易被氧化。
Ⅱ．SnCl₂易水解生成碱式氯化亚锡[Sn(OH)Cl]。
回答下列问题：
（1）锡元素在周期表中位于第五周期，与碳元素位于同一主族，则锡元素的原子的核电荷数为_______。
（2）操作Ⅰ是_________、冷却结晶________、洗涤、干燥。。
（3）SnCl₂粉末需加浓盐酸进行溶解，请用平衡移动原理解释原因___________________________。
（4）加入Sn粉的作用有两个：①调节溶液pH，②__________________________。
（5）酸性条件下，SnSO₄还可以作双氧水去除剂，发生反应的离子方程式是___________。
（6）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度（杂质不参与反应）：
①将试样溶于盐酸中，发生的反应为：Sn + 2HCl=SnCl₂ + H₂↑；
②加入过量的FeCl₃；
③用已知浓度的K₂Cr₂O₇滴定生成的Fe²⁺，发生的反应为：
6FeCl₂ + K₂Cr₂O₇ + 14HCl =6FeCl₃ + 2KCl + 2CrCl₃ +7H₂O
取1.19g 锡粉，经上述各步反应后，共用去0.100 mol/L K₂Cr₂O₇溶液32.0 ml。锡粉中锡的质量分数是___________________。

孔雀石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，还含少量铁的化合物和硅的化合物。以孔雀石为原料可制备CuCl₂·3H₂O及纯碱，流程如下图。

且知：溶液A只含Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺三种金属离子，且三种离子沉淀的pH如下表所示。回答下列问题：

金属离子	Fe^3+	Fe^2+	Cu^2+
PH	氢氧化物开始沉淀	1.9	7.0	4.7
氢氧化物完全沉淀	3.2	9.0	6.7

（1）孔雀石研磨的目的是                                                             。
（2）孔雀石的主要成分与足量稀硫酸反应的化学方程式为                                 。
（3）使用上图中“试剂1”的目的是将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，试剂B宜选用    （填选项序号）。
A．酸性KMnO₄溶液        B．双氧水        C．浓硝酸          D．氯水
（4）加入CuO作用是调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离。则pH的范围为                。
（5）气体E、F与饱和食盐水作用生成H和G时，E和F应按一定先后顺序通入饱和食盐水中，其中，应先通入气体是                 （填代号及对应物质的化学式）。
（6）由溶液C获得CuCl₂·3H₂O，需要经过          、          、过滤等操作。
（7）已知：常温下Cu(OH)₂的Ksp=2×10^－20。计算Cu²⁺+2H₂OCu(OH)₂+2H⁺反应平衡常数        。

世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒，而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体，易溶于水、不稳定、呈黄绿色，在生产和使用时必须尽量用稀
有气体进行稀释，同时需要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备ClO₂的流程如下：

（1）ClO₂中所有原子_____________（填“是”或“不是”）都满足8电子结构。上图所示电解法制得的产物中杂质气体B能使石蕊试液显蓝色，除去杂质气体可选用_________
A．饱和食盐水    B．碱石灰    C．浓硫酸    D．蒸馏水
（2）稳定性二氧化氯是为推广二氧化氯而开发的新型产品，下列说法正确的是(   )
A．二氧化氯可广泛用于工业和饮用水处理
B．稳定性二氧化氯的出现大大增加了二氧化氯的使用范围
C．在工作区和成品储藏室内，要有通风装置和监测及警报装置
（3）欧洲国家主要采用氯酸钠氧化浓盐酸制备。化学反应方程式为_____________________________。缺点主要是产率低、产品难以分离，还可能污染环境。
（4）我国广泛采用经干燥空气稀释的氯气与固体亚氯酸钠（NaClO₂）反应制备，化学方程式是 ___________________，此法相比欧洲方法的优点是____________________________。
（5）科学家又研究出了一种新的制备方法，利用硫酸酸化的草酸（H₂C₂O₄）溶液还原氯酸
钠，化学反应方程式为______________________________________________________。
此法提高了生产及储存、运输的安全性，原因是 _________________________________。