高中化学晶格能的应用填空题

实验室模拟回收某废旧含镍催化剂(主要成分为NiO，另含Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等)生产Ni₂O₃。其工艺流程如下：


(1)根据图甲所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为________。图乙表示镍的浸出率与温度的关系，当浸出温度高于70 ℃时，镍的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)₂含量增大，其原因是
________________________________________________________________。
(2)工艺流程中副产品的化学式为______________。
(3)已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

 
操作B是为了除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下实验方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH为3.7～7.7，静置，过滤。请对该实验方案进行评价：_____________________________________________
(若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请加以改正)。
操作C是为了除去溶液中的Ca^2＋，若控制溶液中F^－浓度为3×10^－3molL^－1，则Ca^2＋的浓度为________mol·L^－1。(常温时CaF₂的溶度积常数为2.7×10^－11)
(5)电解产生2NiOOH·H₂O的原理分两步：①碱性条件下Cl^－在阳极被氧化为ClO^－；②Ni^2＋被ClO^－氧化产生2NiOOH·H₂O沉淀。第②步反应的离子方程式为_______________________________________。

银铜合金广泛用于航空工业，从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：

(注：Al(OH)₃和Cu(OH)₂开始分解的温度分别为450 ℃和80 ℃。)
(1)电解精炼银时，阴极反应式为________；滤渣A与稀HNO₃反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为________________。
(2)固体混合物B的组成为__________；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为____________。
(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：
CuO＋____Al₂O₃ ____CuAlO₂＋________↑。
(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0 kg废料中的铜可完全转化为________ mol CuAlO₂，至少需要1.0 mol·L^－1的Al₂(SO₄)₃溶液________ L。
(5)CuSO₄溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是________、过滤、洗涤和干燥。

(16分)硫酸铅(PbSO₄)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿(PbS)直接制备硫酸铅粉末的流程如下：

已知：（ⅰ）PbCl₂(s)+2Cl^－(aq)PbCl₄^2－ (aq) △H＞0
（ⅱ）K_sp(PbSO₄)＝1.08×10^－8，K_sp(PbCl₂)＝1.6×10^－5
（ⅲ）Fe^3＋、Pb^2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、7.04
（1）步骤Ⅰ中FeCl₃溶液与PbS反应生成PbCl₂和S的离子方程式为                     ，步骤Ⅰ中另一个反应是H₂O₂与FeCl₂、盐酸反应生成FeCl₃，实现FeCl₃的重复利用，其离子方程式为          ，加入盐酸的另一个目的是为了控制pH在0.5～1.0，原因是                             。
（2）用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因                           。
（3）写出PbCl₂晶体转化为PbSO₄沉淀的离子方程式                                  。
（4）滤液3是               。
（5）铅蓄电池的电解液是稀硫酸(22%~28%)，充电后两个电极上沉积的PbSO₄分别转化为PbO₂和Pb，铅蓄电池充电时阴极的电极反应式为                                。

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如下表：

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）加入过量废铁屑的目的是                         。
（2）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH，使溶液中的________（选填“Fe^3＋”、“Fe^2＋”或“Al^3＋”）沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是                        。
（3）反应Ⅱ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与NaNO₂在反应中均作         。若参与反应的O₂有11.2 L（标准状况），则相当于节约NaNO₂的物质的量为               。
（4）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)^2＋离子，可部分水解生成Fe₂(OH)₄²⁺聚合离子。该水解反应的离子方程式为                                                 。
（5）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Fe^2＋及NO₃^-。为检验所得产品中是否含有Fe^2＋，应使用的试剂为       。
A．氯水     B．KSCN溶液     C．NaOH溶液     D．酸性KMnO₄溶液
（6）将11.9 g Mg、Al、Fe组成的合金溶于足量的NaOH溶液中，合金质量减少了2.7 g。另取等质量的合金溶于过量稀硝酸中，生成了6.72 L（标准状况下）NO，向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液恰好使Mg^2＋、Al^3＋、Fe^3＋完全转化为沉淀，则沉淀质量为       。
A．22.1 g      B．27.2 g        C．30 g          D．无法确定

碱式氧化镍（NiOOH）可用作镍氢电池的正极材料。以含镍（Ni²⁺）废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下：

（1）加入Na₂CO₃溶液时，确认Ni²⁺已经完全沉淀的实验方法是______________________________，过滤时需用到的玻璃仪器有烧杯、_______________________。
（2）写出碳酸镍与稀硫酸反应的离子方程式：_____________________。
（3）硫酸镍溶液可用于制备合成氨的催化剂Co_nNi(_1-n) Fe₂ O₄。如图表示在其他条件相同时合成氨的相对初始速率随催化 剂中n值变化的曲线，由图分析可知Co²⁺、 Ni²⁺两种离子中催化效果更好的是_________。

（4）写出在空气中加热Ni(OH)₂制取NiOOH的化学方程式：__________________________。

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：

生成氢氧化物沉淀的pH

	Mg(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
开始沉淀时	9.4	6.3	1.5
完全沉淀时	12.4	8.3	2.8

 
（1）MgCO₃与稀硫酸反应的离子方程式为                         。
（2）加氨水调节溶液的PH范围为               。
（3）滤渣2 的成分是           (填化学式)。
（4）煅烧过程存在以下反应：
2MgSO₄+C2MgO+2SO₂↑+CO₂↑
MgSO₄+CMgO+SO₂↑+CO↑
MgSO₄+3CMgO+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          (填化学式)。
②B中盛放的溶液是          (填字母)。
a．NaOH 溶液 b．Na₂CO₃溶液  c．稀硫酸 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：                             。

铬铁矿主要成分为FeO·Cr₂O₃，含有SiO₂、Al₂O₃等杂质。工业上用铬铁矿制备红矾钠(Na₂Cr₂O₇)的流程如下图所示：

煅烧时反应为：4 FeO·Cr₂O₃+7 O₂ +20 NaOH8 Na₂CrO₄ + 4 NaFeO₂+10 H₂O
（1）步骤①是在坩埚中进行煅烧，可用作此坩埚材料的是     。

A．铁

B．氧化铝

C．石英

D．陶瓷

（2）步骤①煅烧反应极慢，需要升温至NaOH呈熔融状态，反应速率才加快，其原因为______。
（3）步骤②中NaFeO₂会强烈水解生成氢氧化铁沉淀，其化学方程式为                 。
（4）将五份滤液1分别在130℃蒸发1小时，各自冷却到不同温度下结晶，保温过滤，所得实验数据如下表。根据数据分析，步骤③的最佳结晶温度为___________。

（5）步骤④中滤渣3的成分是_________________________。
（6）假设该流程中铬元素完全转化为红矾钠，则该铬铁矿中铬元素的质量分数为_____（用含m₁、m₂的代数式表示）。

重铬酸钠俗称红矾钠（Na₂Cr₂O₇·2H₂O）是重要的化工产品和强氧化剂。工业制备的流程如下：
 
请回答：
（1）已知Fe（CrO₂）₂中铬元素是+3价，则Fe（CrO₂）₂中铁元素是____价。
（2）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na₂SiO₃可写成Na₂O·SiO₂，则Fe（CrO₂）₂可写成____。
（3）煅烧铬铁矿时，矿石中难溶的Fe（CrO₂）₂生成可溶于水的Na₂CrO₄，反应化学方程式如下：
 
为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是____。
（4）已知CrO₄^2—在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：
 
①往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是____。
②混合溶液乙中溶质的化学式是____。
（5）+3、+6价铬都有很强的毒性，+6价铬的毒性更高，可诱发肺癌和鼻咽癌，所以制取红矾钠后的废水中含有的Cr₂O₇^2—必须除去。工业上可用电解法来处理含Cr₂O₇^2—的废水，下图为电解装置示意图（电极材料分别为铁和石墨）。通电后，Cr₂O₇^2—在b极附近转变为Cr³⁺，一段时间后Cr³⁺最终可在a极附近变成Cr（OH）₃沉淀而被除去。

a电极的电极反应式是                      ，
b电极附近反应的离子方程式是                        。

(15分)草酸镍晶体(NiC₂O₄•2H₂O)可用于制镍催化剂，硫酸镍晶体(NiSO₄•7H₂O)主要用于电镀工业。某小组用废镍催化剂（成分为Al₂O₃、Ni、Fe、SiO₂、CaO等）制备草酸镍晶体的部分实验流程如下：

已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol•L^－1计算)：

②Ksp(CaF₂)= 1.46×10^－10      Ksp(CaC₂O₄)= 2.34×10^－9
（1）粉碎的目的是                        。
（2）保持其他条件相同，在不同温度下对废镍催化剂进行“酸浸”，镍浸出率随时间变化如图

“酸浸”的适宜温度与时间分别为            (填字母)。

A．30℃、30min	B．90℃、150min
C．70℃、120min	D．90℃、120min

（3）证明“沉镍”工序中Ni²⁺已经沉淀完全的实验步骤及现象是                             。
（4）将“沉镍”工序得到的混合物过滤，所得固体用乙醇洗涤、110℃下烘干，得草酸晶体。
①用乙醇洗涤的目的是               ；
②烘干温度不超过110℃的原因是                                。
（5）由流程中的“浸出液”制备硫酸镍晶体的相关实验步骤如下：
第1步：取“浸出液”，                        ，充分反应后过滤，以除去铁、铝元素；
第2步：向所得滤液中加入适量NH₄F溶液，充分反应后过滤，得“溶液X”；
第3步：                        ，充分反应后过滤；
第4步：滤渣用稍过量硫酸充分溶解后，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得硫酸镍晶体。
①请补充完整相关实验步骤(可选试剂：H₂SO₄溶液、NaOH溶液、HNO₃溶液、H₂O₂溶液)
②第2步中加入适量NH₄F溶液的作用是                          。

工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca^2＋、Mg^2＋、Fe^3＋、Cl^－和SO₄^2-等杂质，提纯工艺线路如下：

Ⅰ.碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示：

Ⅱ.有关物质的溶度积如下：

物质	CaCO3	MgCO3	Ca(OH)2	Mg(OH)2	Fe(OH)3
Ksp	4.96×10^－9	6.82×10^－6	4.68×10^－6	5.61×10^－12	2.64×10^－39

 
回答下列问题：
(1)加入NaOH溶液时发生反应的离子方程式为：_____________________________________。
向含有Mg^2＋、Fe^3＋的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH＝8时，c(Mg^2＋)：c(Fe^3＋)＝________。
(2)“趁热过滤”时的温度应控制在________。
(3)有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。请你分析实际工业生产中是否可行________，并说明理由________________________________________。
(4)已知：Na₂CO₃·10H₂O(s)=Na₂CO₃(s)＋10H₂O(g)　ΔH＝＋532.36 kJ·mol^－1
Na₂CO₃·10H₂O(s)=Na₂CO₃·H₂O(s)＋9H₂O(g)ΔH＝＋473.63 kJ·mol^－1
写出NaCO₃·H₂O脱水反应的热化学方程式________________________________________。

江苏省东海县矿产丰富，除了水晶制品名扬天下外，蛭石、蛇纹石等矿石储量大，品位高，其相关的耐火、保温隔热材料(主要成分为MgO、Al₂O₃)工业也较发达。某中学化学探究小组通过查阅相关资料，对蛭石的组成进行了实验探究。
Ⅰ.相关资料：①蛭石的成分可看成是由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成；
②氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Mg(OH)2	Al(OH)3
沉淀的pH范围	1.5～4.1	9.4～12.4	3.3～5.2

 
Ⅱ.相关实验：

Ⅲ.实验数据：
①矿石样品质量为：8.22 g
②实验过程中得到固体的质量：A—2.40 g、D—2.14 g、F—1.56 g
③每次转化所得固体成分只有一种
请你根据以上内容和中学化学知识回答以下问题：
(1)过滤操作需要的玻璃仪器有：_____________________________________。
(2)写出由D制一种红色颜料的化学方程式：_____________________________________。
(3)工业上的耐火材料通常由F及滤液E进一步转化而成，请你根据滤液E中可能含有的成分，设计一个从滤液E制取耐火材料的实验方法：__________________________。
(4)滤液B与NaOH溶液反应时，应控制溶液的pH在7～8之间，这是因为_______________________________________________________。
(5)通过计算，写出用氧化物的形式表示蛭石组成的化学式：___________________________。

钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO₃、BaSiO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等]。某主要生产BaCl₂、BaCO₃、BaSO₄的化工厂利用钡泥制取Ba（NO₃）₂，其部分工艺流程如下：

（1）酸溶后溶液的pH＝1，Ba（FeO₂）₂与HNO₃反应的化学方程式为________。
（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70 ℃，且不使用浓硝酸，原因是________、________。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为________（填化学式）；中和Ⅰ使溶液中________（填离子符号）的浓度减小（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）。
（4）上述流程中洗涤的目的是________。

以硫铁矿（主要成分为FeS₂）为原料制备氯化铁晶体（FeCl₃·6H₂O）的工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）在一定条件下，SO₂转化为SO₃的反应为2SO₂（g）＋O₂（g）2SO₃（g），该反应的平衡常数表达式为K＝________；过量的SO₂与NaOH溶液反应的化学方程式为
_____________________________________________________________。
（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是________、________。
（3）通氯气氧化时，发生的主要反应的离子方程式为____________；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为________（写化学式）。

军用光敏材料K_xFe（C₂O₄）_y·3H₂O（Fe为＋3价）的实验室制备和测定其组成的方法如下所示：
Ⅰ.制备：

（1）用K₂C₂O₄和FeCl₃制备光敏材料的反应属于________（填序号）。
①离子反应　②非氧化还原反应　③氧化还原反应　④化合反应
（2）结晶时应将饱和溶液放在黑暗处等待晶体的析出，这样操作的原因是_________。
（3）操作4的实验操作有____________。
Ⅱ.组成测定：
称取一定质量实验所得的晶体置于锥形瓶中，加足量蒸馏水和稀H₂SO₄，将C₂O₄^2-完全转化为H₂C₂O₄，用0.10 mol·L^－1 KMnO₄溶液进行滴定，消耗KMnO₄溶液24.00 mL时恰好完全反应（酸性条件下MnO₄^-的还原产物是Mn^2＋）；再加入适量的还原剂，将Fe^3＋完全转化为Fe^2＋，用KMnO₄溶液继续滴定，当Fe^2＋完全氧化时，用去KMnO₄溶液4.00 mL。
（4）高锰酸钾氧化H₂C₂O₄和Fe^2＋的离子方程式分别是___________； ________。
（5）配制100 mL 0.10 mol·L^－1 KMnO₄溶液及在上述滴定实验中所需的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、锥形瓶外，还有________和________（写名称）。
（6）通过计算，该化合物的化学式是____________。

锂被誉为“金属味精”，以LiCoO₂为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β锂辉矿(主要成分为LiAlSi₂O₆，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：

已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
开始沉淀pH	2.7	3.7	9.6
完全沉淀pH	3.7	4.7	11

②Li₂CO₃在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃	0	10	20	50	75	100
Li2CO3的溶解度/g	1.539	1.406	1.329	1.181	0.866	0.728

请回答下列问题：
（1）用氧化物形式表示LiAlSi₂O₆的组成：__________________________。
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是__________________________________。
（3）写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式：________________________。
（4）洗涤所得Li₂CO₃沉淀要使用________(选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是__________________________________。
（5）电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是
________________________________________。