高中 | 晶胞 题目答案及解析

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选修三

第三章 晶体结构与性质

第一节 晶体的常识

晶胞

以含铅废料$\rm (Pb$$\rm PbO$$\rm PbO_{2}$$\text{PbS}{{\text{O}}_{\text{4}}}$及炭黑等$\rm )$制备高纯$\rm PbO$。其流程如下:

酸浸时,在$\text{F}{{\text{e}}^{2+}}$催化下$\rm Pb$$\text{Pb}{{\text{O}}_{\text{2}}}$反应生成$\text{PbS}{{\text{O}}_{\text{4}}}$的离子方程式是                

[["

$\\rm \\text{Pb+Pb}\\text{O}_{\\text{2}}\\text{+4}\\text{H}^{+}\\text{+2SO}_{4}^{2-}\\begin{matrix}\\underline{\\underline{\\rm Fe^{2+}}}\\\\\\triangle\\\\\\end{matrix}\\text{2PbS}\\text{O}_{\\text{4}}\\text{+2}\\text{H}_{\\text{2}}\\text{O}$

"]]

根据题干信息可知,酸浸时,在$\text{F}{{\text{e}}^{2+}}$催化下$\rm Pb$$\text{Pb}{{\text{O}}_{\text{2}}}$反应生成$\text{PbS}{{\text{O}}_{\text{4}}}$和水。

$\text{F}{{\text{e}}^{2+}}$催化过程可表示为:

ⅰ:$2\text{F}{{\text{e}}^{2+}}+\text{Pb}{{\text{O}}_{2}}+4{{\text{H}}^{+}}+\text{SO}_{\text{4}}^{2-}=2\text{F}{{\text{e}}^{3+}}+\text{PbS}{{\text{O}}_{\text{4}}}+2{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}$    ⅱ:……

写出ⅱ的离子方程式:                

[["

$\\text{2F}{{\\text{e}}^{\\text{3+}}}\\text{+Pb+SO}_{\\text{4}}^{\\text{2-}}\\text{=PbS}{{\\text{O}}_{\\text{4}}}\\text{+2F}{{\\text{e}}^{\\text{2+}}}$

"]]

根据题给信息,反应$\rm i$$\rm Fe^{2+}$$\text{Pb}{{\text{O}}_{\text{2}}}$氧化为$\rm Fe^{3+}$,则反应$\rm ii$$\rm Fe^{3+}$$\rm Pb$还原为$\rm Fe^{2+}$

$\rm PbO$溶解在$\rm NaOH$溶液中,存在平衡:

$\text{PbO}\left( \text{s}\right)+\text{NaOH}\left( \text{aq}\right)\rightleftharpoons \text{NaHPb}\text{O}_{\text{2}}\left( \text{aq}\right)$,其溶解度曲线如图所示。

  

①转化过程中,选用$\rm 10\%\ NaOH$溶液的原因是                

②滤液$\rm 2$中含有的阴离子有$\text{O}{{\text{H}}^{-}}$                

[["

$\\rm 10\\%\\ NaOH$溶液中$\\rm PbO$溶解度较小,减少因溶解导致的损失; $\\text{SO}_{\\text{4}}^{\\text{2-}}$

"]]

根据溶解度曲线图可知,$\rm 10\%$ $\rm NaOH$溶液中$\rm PbO$溶解度较小,减少因溶解导致的损失;

$\text{PbS}{{\text{O}}_{\text{4}}}\text{+2NaOH=Pb(OH}{{\text{)}}_{\text{2}}}\text{+N}{{\text{a}}_{\text{2}}}\text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}$,阴离子除$\rm OH^-$外,还有$\text{SO}_{\text{4}}^{\text{2-}}$

结合上述溶解度曲线,设计利用粗$\rm PbO$制备高纯$\rm PbO$的方案:                $\rm ($实验中可选用的试剂:                $\rm 10\%$ $\rm NaOH$溶液、$\rm 35\%$ $\rm NaOH$溶液、蒸馏水$\rm )$

[["

将粗品溶解在$\\rm 35\\%$$\\rm NaOH$溶液中,加热至$\\rm 120\\;\\rm ^\\circ\\rm C$,充分溶解后,趁热过滤,将滤液冷却结晶,过滤、洗涤并干燥得到高纯$\\rm PbO$固体; $\\rm 35\\%$ $\\rm NaOH$溶液

"]]

根据溶解度曲线可知,温度高、浓度大的氢氧化钠溶液对氧化铅的溶解更有利,所以应先用$\rm 35\%$的氢氧化钠溶液溶解氧化铅,加热至$\rm 120\;\rm ^\circ\rm C$充分溶解后,趁热过滤出去不溶性的杂质,再进行降温,恢复至室温后,用漏斗将析出的氧化铅固体过来出来,洗涤、干燥。

六方氧化铅晶体的结构如图所示。用碳原子代替氧原子和铅原子,即为六方金刚石。请在该图内用粗线框出六方金刚石的一个晶胞,要求框线必须包含图中已有的一段粗线,且框出的晶胞体积最小                

[["

"]]

用碳原子代替图中氧原子和铅原子,其最小基本重复结构单元即晶胞体积最小。

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