高中化学晶格能的应用填空题

某地煤矸石经预处理后含SiO₂（63%）、Al₂O₃（25%）、Fe₂O₃（5%）及少量钙镁的化合物等，一种综合利用工艺设计如下：

（1）“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为_____________、_________________。
（2）“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有_____________、___________。（写出两个）
（3）物质X的化学式为___________。“碱溶”时反应的离子方程式为____________。
（4）已知Fe³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得产品Al（OH） ₃，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO₃一种试剂，后续操作过程是____________________。
（5）以煤矸石为原料还可以开发其他产品，例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后，常温下向AlCl₃溶液中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl₃·6H₂O晶体，结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：_______________________。

硝酸铈铵[（NH₄）₂Ce（NO₃）₆]广泛应用于电子、催化工业，其合成路线如下：

（1）已知（NH₄）₂Ce（NO₃）₆受热易分解，某科研小组认为反应原理如下，请补充完整：（NH₄）₂Ce（NO₃）₆CeO₂·8OH + 8_____↑；CeO₂·8OHCeO₂+ 4H₂O↑+2O₂↑。
在空气中加热（NH₄）₂Ce（NO₃）₆，除固体颜色有变化外，还可观察到的现象是_________。
（2）步骤Ⅰ中，将Ce（NO₃）₃·6H₂O配成溶液，保持pH到4~5，缓慢加入H₂O₂溶液搅拌混合均匀，再加入氨水调节溶液pH，得到Ce（OH）₄沉淀。该过程中参加反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为___________。
（3）298K时，K_sp[Ce（OH）₄]＝1×10^—29。Ce（OH）₄的溶度积表达式为K_sp＝___________。
为了使溶液中Ce^4＋沉淀完全，即残留在溶液中的c（Ce⁴⁺）小于1×10^—5mol·L^－1，需调节pH为______以上。
（4）为了研究步骤Ⅲ的工艺条件，科研小组测定了（NH₄）₂Ce（NO₃）₆在不同温度、不同浓度硝酸中的溶解度，结果如图。从图中可得出三条主要规律：

① （NH₄）₂Ce（NO₃）₆在硝酸中的溶解度随温度升高而增大；
② _____________________________________________；
③ _____________________________________________。

磷酸铁锂(LiFePO₄)被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。某企业利用富铁浸出液生成磷酸铁锂,开辟了处理硫酸亚铁废液一条新途径。其主要流程如下:

已知:H₂TiO₃是种难溶于水的物质。
(1)钛铁矿用浓硫酸处理之前,需要粉碎,其目的是                             　。
(2)TiO²⁺水解生成H₂TiO₃的离子方程式为                                  　。
(3)加入NaClO发生反应的离子方程式为                                     　。
(4)在实验中,从溶液中过滤出H₂TiO₃后,所得滤液浑浊,应如何操作　            。
(5)为测定钛铁矿中铁的含量,某同学取经浓硫酸等处理的溶液(此时钛铁矿中的铁已全部转化为二价铁离子),采取KMnO₄标准液滴定Fe²⁺的方法:(不考虑KMnO₄与其他物质反应)在滴定过程中,若未用标准液润洗滴定管,则使测定结果　　　　(填“偏高”、“偏低”或“无影响”),滴定终点的现象是　                                 。滴定分析时,称取a g钛铁矿,处理后,用c mol/L KMnO₄标准液滴定,消耗V mL,则铁元素的质量分数的表达式为　　　　。

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

已知：K_sp[Cu(OH)₂]=4.0×10^－21，K_sp[Al(OH)₃]=1.0×10^－32，K_sp[Fe(OH)₃]=1.0×10^－38，K_sp[Fe(OH)₂]=8.0×10^－19。pH=7.3时Li⁺或Co³⁺开始沉淀。
（1）金属M为              。
（2）①加入H₂O₂的作用是(用离子方程式表示)                         。
②氨水的作用是调节溶液的pH，室温下，使溶液中杂质离子刚好沉淀完全而全部除去(浓度小于1.0×10^－5mol·L^－1) 。需调节溶液pH范围为                          。
（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。操作2中，蒸发浓缩后必须趁热过滤，其原因是                                                 。

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                 。
（6）①用Li、Co形成某锂离子电池的正极是LiCoO₂，含Li⁺导电固体为电解质。充电时，Li^＋还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C₆)中(如图a)。电池反应为Li_xC₆+Li_1-xCoO₂C₆+LiCoO₂，
写出该电池放电时的负极反应式___________________________。
②锂硫电池的总反应为：2Li+SLi₂S，图b表示用锂离子电池给锂硫电池充电，请在图b的电极( )中填写“Li”或“S”，以达到给锂硫电池充电的目的。
   

利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下。

其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr^3＋，其次是Fe^3＋、Al^3＋、Ca^2＋和Mg^2＋。
（1）实验室用98%(密度是1.84g/cm³)的浓硫酸配制250 mL 4.8 mol·L^－1的H₂SO₄溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需___________，需要取用________ml98%(密度是1.84g/cm³)的浓硫酸.
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有____________________(答出两点)。
（3）H₂O₂的作用是将滤液Ⅰ中的Cr^3＋转化为Cr₂O₇^2－，写出此反应的离子方程式：_________________。
（4）常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下：

阳离子	Fe^3^＋	Mg^2^＋	Al^3^＋	Cr^3^＋
开始沉淀时的pH	2.7	－	－	－
沉淀完全时的pH	3.7	11.1	8	9(>9溶解)

 
加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr₂O₇^2－转化为CrO₄^2－。滤液Ⅱ中阳离子主要有________；但溶液的pH不能超过8，其理由是_________________________。
（5）钠离子交换树脂的反应原理为M^n＋＋nNaR―→MR_n＋nNa^＋，利用钠离子交换树脂除去的滤液Ⅱ中的金属阳离子是_______________________________。
（6）写出上述流程中用SO₂进行还原时发生反应的化学方程式：_______________________。

污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO₂，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下流程既脱除燃煤尾气中的SO₂，又制得电池材料MnO₂（反应条件已省略）．

请回答下列问题：
（3）已知：25℃、101kPa时，
Mn（s）+O₂（g）═MnO₂（s）△H=-520kJ•mol^-1
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-297kJ•mol^-1
Mn（s）+S（s）+2O₂（g）═MnSO₄（s）△H=-1065kJ•mol^-1
SO₂与MnO₂反应生成无水MnSO₄的热化学方程式是____________________________________。
（2）用离子方程式表示用MnCO₃除去Al³⁺和Fe³⁺的原理（任选其一即可）：_______________。
（3）用离子方程式表示用MnS除去Cu²⁺和Ni²⁺的原理（任选其一即可）：___________________________。
（4）MnO₂是碱性锌锰电池的正极材料．碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是__________。
（5）MnO₂可作超级电容器材料．用惰性电极电解MnSO₄溶液可制得MnO₂，其阳极的电极反应式是__________。
（6）假设脱硫的SO₂只与软锰矿浆中MnO₂反应．按照图示流程，将am³（标准状况）含SO₂的体积分数为b%的尾气通入矿浆，若SO₂的脱除率为89.6%，最终得到MnO₂的质量为ckg，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于MnO₂____________kg。

(14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。
（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。则浸出钴的离子反应方程式为(产物中只有一种酸根)                                     。请从反应原理分析不用盐酸酸化的主要原因____________________________________。
（3）碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请分别用离子方程式表示在过程III、IV中起的作用：__________________________________；____________________________。
（4）某天然碱的化学式可表示为2Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O,取少量该物质溶于水得稀溶液P。下列有关溶液P中微粒的物质的量浓度关系正确的是______(填序号)。

A．c(CO3^2-) > c(HCO3^-)> c(OH^-)> c(H^+)

B．c(OH^-)＝c(H^+)+c(HCO3^-)+2c(H2CO3)

C．3c(Na^+)>5c(CO3^2-)+5c(HCO3^-)

D．将P溶液与少量NaOH溶液混合：c(Na^+)+ c(H^+)=c(HCO3^-)+2c(CO3^2-)+ c(OH^-)

（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_______________。

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，要用硝酸调节溶液的pH，其理由是______________________________。

某化学小组模拟“侯氏制碱法”，以NaCl、NH₃、CO₂和水等为原料以及下图所示装
置制取NaHCO₃，反应的化学方程式为NH₃+CO₂+H₂O+NaCl = NaHCO₃↓+NH₄Cl。然后再将NaHCO₃制成
Na₂CO₃。

（1）装置乙的作用是                                          。为防止污染空气，尾气中含有的          需要进行吸收处理。
（2）由装置丙中产生的NaHCO₃制取Na₂CO₃时，需要进行的实验操作有        、         、       。
NaHCO₃转化为Na₂CO₃的化学方程式为                 。
（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO₃将分解不完全，该小组对一份加热了t₁ min的NaHCO₃ 样品的组成进行了以下探究。
取加热了t₁ min的NaHCO₃样品29.6 g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌。随着盐酸的加入，溶液中有关离子的物质的量的变化如右图所示。
则曲线c对应的溶液中的离子是               
（填离子符号）；该样品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比是           。
（4）若取21. 0 g NaHCO₃固体，加热了t₂ min后，剩余固体的质量为l4.8 g。如果把此剩余固体全部加入到200 mL 2 mol·L^-1的盐酸中则充分反应后溶液中H⁺ 的物质的量浓度为____________（设溶液体积变化忽略不计）。

硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。
已知：硼镁矿主要成分为Mg₂B₂O₅•H₂O，硼砂的化学式为Na₂B₄O₇•10H₂O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：

回答下列有关问题：
（1）硼砂溶于热水后，常用H₂SO₄调pH2～3制取H₃BO₃，反应的离子方程式为                   。X为H₃BO₃晶体加热脱水的产物，其与Mg制取粗硼的化学方程式为                      。
（2）MgCl₂·7H₂O需要在HCl氛围中加热，其目的是                   。若用惰性电极电解MgCl₂溶液，其阴极反应式为                  。
（3）镁-H₂O₂酸性燃料电池的反应机理为Mg+H₂O₂+2H⁺==Mg²⁺+2H₂O，则正极反应式为                      。若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中Mg²⁺离子浓度为                     。已知Ksp[Mg(OH)₂]=5．610^-12，当溶液pH=6时             (填“有”或“没有”)Mg(OH)₂沉淀析出。
（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI₃，BI₃加热分解可以得到纯净的单质硼。现将    0．020g粗硼制成的BI₃完全分解，生成的I₂用0．30mol·L^-1Na₂S₂O₃(H₂S₂O₃为弱酸)溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液18．00mL。盛装Na₂S₂O₃溶液的仪器应为           滴定管(填“酸式”或“碱式”)。该粗硼样品的纯度为                  。(提示：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-)

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0．01mol/L）

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
开始沉淀	2．7	7．6	7．6	4．0	7．7
完全沉淀	3．7	9．6	9．2	5．2	9．8

 
③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110~120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式________________________。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式_____________________________；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式___________________________。
（3）“加Na₂CO₃调pH至a”,过滤所得到的沉淀成分为                    。
（4）“操作1”中包含3个基本实验操作，它们依次是_________、__________和过滤。制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是__________________。
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂 的目的是_________；其使用的最佳pH范围是________________。

A．2．0~2．5    B．3．0~3．5
C．4．0~4．5    D．5．0~5．5

利用硫酸渣(主要含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等杂质)制备氧化铁的工艺流程如下：

(1)“酸浸”中硫酸要适当过量，目的是：①提高铁的浸出率；②________。
(2)“还原”是将Fe^3＋转化为Fe^2＋，同时FeS₂被氧化为SO₄^2—，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(3)为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe^3＋的量以控制加入FeS₂的量。实验步骤为：准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中，加入稀盐酸、稍过量SnCl₂，再加HgCl₂除去过量的SnCl₂，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K₂Cr₂O₇标准溶液滴定，有关反应的化学方程式如下：
2Fe^3＋＋Sn^2＋＋6Cl^－=2Fe^2＋＋SnCl₆^2—
Sn^2＋＋4Cl^－＋2HgCl₂=SnCl₆^2—＋Hg₂Cl₂↓
6Fe^2＋＋Cr₂O₇^2—＋14H^＋=6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O
①若SnCl₂不足量，则测定的Fe^3＋量________(填“偏高”、“偏低”或“不变”，下同)；
②若不加HgCl₂，则测定的Fe^3＋量________。
(4)①可选用________(填试剂)检验滤液中含有Fe^3＋。产生Fe^3＋的原因是________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
②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	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2	Mn(OH)2
开始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4	8.3
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4	9.8

 
实验可选用的试剂有：稀硝酸、Ba(NO₃)₂溶液、酸性KMnO₄溶液、NaOH溶液，要求制备过程中不产生有毒气体。
请完成由“过滤”后的溶液模拟制备氧化铁的实验步骤：
a．氧化：________________________________________________________；
b．沉淀：__________________________________________________________；
c．分离，洗涤；
d．烘干，研磨。

(除标注外，每空2分，共8分)碱式氧化镍(NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料。以含镍(Ni^2＋)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Ni^2＋已经完全沉淀的实验方法是__ __。
（2）已知K_sp[Ni(OH)₂]＝2×10^－15，欲使NiSO₄溶液中残留c(Ni^2＋)≤2×10^－5 mol·L^－1，调节pH的范围是__ _。
（3）写出在空气中加热Ni(OH)₂制取NiOOH的化学方程式：
____。
(4)若加热不充分，制得的NiOOH中会混有Ni(OH)₂，其组成可表示为xNiOOH·yNi(OH)₂。现称取9.18 g样品溶于稀硫酸，加入100 mL 1.0 mol·L^－1 Fe^2＋标准溶液，搅拌至溶液清亮，定容至200 mL。取出20.00 mL，用0.010 mol·L^－1 KMnO₄标准溶液滴定，用去KMnO₄标准溶液20.00 mL，试通过计算确定x、y的值。涉及反应如下(均未配平)：
NiOOH＋Fe^2＋＋H^＋——Ni^2＋＋Fe^3＋＋H₂O
Fe^2＋＋MnO＋H^＋——Fe^3＋＋Mn^2＋＋H₂O
则x＝____；y＝__。

硼酸（H₃BO₃)大量应用于玻璃制造行业，以硼镁矿（2Mg0.B₂0₃.H₂0、Si0₂及少量Fe₃0₄、CaCO₃, Al₂O₃)为原料生产硼酸的工艺流程如下：

已知：H₃BO₃在20⁰C、40⁰C、60⁰C、100⁰C时的溶解度依次为5.0 g、8.7 g、14.8 g、40. 2 g。Fe^{3 +}、Al³⁺、Fe^{2 +}和Mg²⁺以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3. 2、 5.2、9.7和 12.4。
（1）由于矿粉中含CaC0₃，为防止“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出，应采取的措施是：                                                                                     。
（2）“浸出液”显酸性，含H₃B0₃和Mg²⁺和SO₄^2-，还含有Fe²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Al³⁺等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H₂0₂和Mg0,除去的杂质离子是_______。H₂O₂的作用是____________________________________________ (用离子方程式表示）。
（3）“浸取”后，采用“热过滤”的目的是_____________________________________。
（4）“母液”可用于回收硫酸镁，已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图，且溶 液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgS0₄·H₂0,应采取的 措施是将“母液”蒸发浓缩，____________
（5）硼酸（H₃BO₃）溶液中存在如下反应：H₃BO₃(aq)+H₂O(l)  [B(OH)₄]^－（aq）+H⁺(aq)   K＝5.7×10^－10（298K）

计算25℃时0.7mol·L^－1硼酸溶液中H^＋的浓度。（写出计算过程）
（6）已知298K时：

化学式	碳酸	醋酸
电离常数	K1=4.4×10^－7 K2=4.7×10^－11	K＝1.75×10^－5

 
下列说法正确的是               。
A．碳酸钠溶液滴入硼酸中能观察到有气泡产生
B．碳酸钠溶液滴入醋酸中能观察到有气泡产生 
C．等浓度的碳酸和硼酸溶液比较，pH：前者＞后者
D．等浓度的碳酸钠和醋酸钠溶液比较，pH：前者＞后者

近年，为提高能利用率，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＋4C CaS＋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           ．