高中化学晶格能的应用试题

钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。
（1）Co_xNi_(1-x)Fe₂O₄（其中Co、Ni均为+2）可用作H₂O₂分解的催化剂，具有较高的活性。
①该催化剂中铁元素的化合价为                   ；
②图1表示两种不同方法制得的催化剂Co_xNi_(1-x)Fe₂O₄在10℃时催化分解6%的H₂O₂溶液的相对初始速率随x变化曲线。由图中信息可知：        法制取得到的催化剂活性更高；Co²⁺、Ni²⁺两种离子中催化效果更好的是                   ；
（2）草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料。下图2为二水合草酸钴（CoC₂O₄·2H₂O）在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300℃及以上所得固体均为钴氧化物。

①通过计算确定C点剩余固体的化学成分为     （填化学式）。试写出B点对应的物质与O₂在225℃~300℃发生反应的化学方程式：                   。
②取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物（其中Co的化合价为+2、+3），用480 mL 5 mol/L盐酸恰好完全溶解固体，得到CoCl₂溶液和4.48 L（标准状况）黄绿色气体。试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比。

实验室用氧化锌矿粉（主要含ZnO、FeCO₃、CuO等）制备碱式碳酸锌[Zn₂(OH)₂CO₃]，并将其用于合成氨工艺脱硫研究。

（1）“酸浸”时保持H₂SO₄过量的目的是                   ；
（2）写出氧化时的离子方程式：                         ；
（3）流程中调节pH=5.4所加试剂X为                   （填序号）；
A．NaOH          B．ZnO         C．ZnCO₃
滤渣1的成分为           （写化学式）；
（4）上述流程中的“滤液”可以用作化肥，该滤液的主要成分为          （填化学式）；
（5）合成氨原料气脱硫原理如图，碱式碳酸锌吸收硫化氢的化学方程式为       。

硫酸亚锡（SnSO₄）是一种重要的硫酸盐，主要用于电镀工业的镀锡、铝合金表面的氧化着色、印染工业的媒染剂、双氧水去除剂等。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易水解生成难溶物Sn(OH)Cl（碱式氯化亚锡）。
III.Sn(OH)₂的性质与Al(OH)₃性质相似。请回答下列问题：
（1）SnCl₂粉末需加浓盐酸进行溶解，这样操作的原因是                              。
（2）反应Ⅰ得到沉淀是SnO，得到该沉淀的离子方程式是                                  。
（3）将反应I滤液中的溶质提取出来的操作是            ，滤液I溶质的成分是           。
（4）酸性条件下，SnSO₄还可以用作双氧水去除剂，发生反应的离子方程式是                。
（5）称取SnSO₄·x H₂O晶体50.2g，在隔绝空气的情况下小火加热至结晶水全部失去，冷却称量固体质量为43g，列式计算该晶体的化学式为                                        。

钒是一种重要的合金元素，还用于催化剂和新型电池。从含钒固体废弃物（含有SiO₂、Al₂O₃及其他残渣）中提取钒的一种新工艺主要流程如下：

部分含钒化合物在水中的溶解性如下表：

物质	V2O5	NH4VO3	VOSO4	(VO2)2SO4
溶解性	难溶	难溶	可溶	易溶

请回答下列问题：
（1）反应①所得溶液中除H⁺之外的阳离子有             。
（2）反应②碱浸后滤出的固体主要成分是            （写化学式）。
（3）反应④的离子方程式为                     。
（4）25℃、101 kPa时，4Al(s)＋3O₂(g)==2Al₂O₃(s)   ΔH₁＝-a kJ/mol
4V(s)＋5O₂(g)==2V₂O₅(s)   ΔH₂＝-b kJ/mol
用V₂O₅发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是 _________。
（5）钒液流电池（如下图所示）具有广阔的应用领域和市场前景，该电池中隔膜只允许H⁺通过。电池放电时负极的电极反应式为__________                    _______，电池充电时阳极的电极反应式是_______________________。

（6）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定反应①后溶液中的含钒量，反应的离子方程式为：2VO₂⁺＋H₂C₂O₄＋2H⁺===2VO²⁺＋2CO₂↑＋2H₂O。取25.00 mL 0.1000 mol/LH₂C₂O₄标准溶液于锥形瓶中，加入指示剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时消耗待测液24.0 mL，由此可知，该(VO₂)₂SO₄溶液中钒的含量为      g/L。

氯化亚铜（CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：

回答下列问题：
（1）步骤①中得到的氧化产物是_______（填离子符号），溶解温度应控制在60～70℃，原因是________。
（2）写出步骤③中主要反应的离子方程式___________。
（3）步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_________(写名称)。
（4）上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是_____________。
（5）准确称取所制备的氯化亚铜样品mg，将其置于过量的FeCl₃溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用amol/L的K₂Cr₂O₇溶液滴定到终点，消耗K₂Cr₂O₇溶液bmL，反应中Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺，样品中CuCl的质量分数为__________。

七铝十二钙（12CaO•7Al₂O₃)是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO₃和MgCO₃)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：

（1）煅粉主要含MgO和        ；用适量的NH₄NO₃溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，该工艺中不能用（NH₄)₂SO₄代替NH₄NO₃，原因是                            。
（2）滤液I中的阴离子有         （忽略杂质成分的影响）；若滤液I中仅通入CO₂，会生成           ，从而导致CaCO₃产率降低。
（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为                。
（4）电解制备Al(OH)₃时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为               。

高铁酸钠（Na₂FeO₄）是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂。

（1）Na₂FeO₄中铁元素化合价是   价，Na₂FeO₄具有较强的       （填“氧化性”或“还原性”）。
（2）用Na₂FeO₄给水消毒、杀菌时得到的Fe³⁺可以净水，Fe³⁺净水原因是                （用离子方程式表示）。
（3）工业上可用FeCl₃、NaOH 、NaClO三种物质在一定条件下反应制得Na₂FeO₄，完成下列化学方程式：2FeCl₃ + 10NaOH + 3NaClO = 2         + 5         + 9          。
（4）工业上还可用电解浓NaOH溶液的方法制Na₂FeO₄ 。
①若电解所需的浓NaOH溶液为16 mol/L，则在实验室配制500 mL该浓度的溶液需NaOH的质量为
______g；
② 电解浓NaOH溶液制备Na₂FeO₄，其工作原理如下图所示：
阳极的电极反应式为                            ；可循环使用的物质是        。

高纯度的氢氧化镁广泛应用于医药、电力等领域。镁硅酸盐矿石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如下：

已知1：溶液Ⅰ中除MgSO₄外，还含有少量Fe^3＋、Al^3＋、Fe^2＋等离子
2：几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如下表所示：

	Fe^3+	Al^3+	Fe^2+	Mg^2+
开始沉淀时	1.5	3.3	6.5	9.4
沉淀完全时	3.7	5.2	9.7	12.4

 
（1）向溶液Ⅰ中加入X的作用是____________。
（2）向溶液Ⅰ中加入的两种试剂先后顺序是______________（填化学式）。
（3）加入H₂O₂溶液反应的离子方程式是__________________。
（4）下图是Mg²⁺转化率随温度t的变化示意图：

① t₁前Mg^2＋转化率增大的原因是____________；t₁后Mg^2＋转化率下降的原因是(用化学方程式表示)______________。
② 向溶液Ⅱ中加入氨水反应的离子方程式是_________。

粗铜精炼后的阳极泥含有Cu、Au(金)、Pb和PbSO₄等杂质，湿法处理阳极泥进行综合利用的流程如下：

（1）用CuSO₄做电解液电解含铜、金、铅的粗铜，阳极的电极反应式有：               和Cu-2e^一=Cu²⁺。
（2）焙烧阳极泥时，为了提高焙烧效率，采取的合理措施是       ，焙烧后的阳极泥中除含金、PbSO₄外，还有               （填化学式）。
（3）操作I的主要步骤为_____________过滤、洗涤、干燥，操作II的名称是                     。
（4）写出用SO₂还原AuCl₄^一的离子方程式______________________。
（5）为了减少废液排放、充分利用有用资源，工业上将滤液l并入硫酸铜溶液进行循环操作，请指出流程图中另一处类似的做法_____________________。
（6）已知常温时，K_sp(PbCO₃)=l.46×l0^-13，Ksp(PbSO₄)= 1.82×l0^-8，用离子方程式表示加入碳酸钠溶液的作用____________________________。

亚氯酸钠(NaClO₂)是一种高效氧化剂和优质漂白剂。一种以氯酸钠(NaClO₃)为原料制备NaClO₂粗品的工艺流程如下图所示：

已知：
①纯ClO₂易分解爆炸，空气中ClO₂ 的体积分数在10%以下比较安全；
②NaClO₂在碱性溶液中稳定存在，在酸性溶液中迅速分解；
③含水NaClO₂受热易分解。
（1） 试剂A 可以选择___________(填字母序号)。
a. SO2   b. 浓硝酸  c. KMnO4
（2） 反应Ⅱ的离子方程式为_________。
（3） 下列关于上述流程的说法中，合理的是________(填字母序号)。
a. 反应Ⅰ进行过程中应持续鼓入空气
b. 反应Ⅰ后得到的母液中，溶质的主要成分是NaCl
c. 反应Ⅱ中NaOH 应过量
（4） 已知压强越大，物质的沸点越高。反应Ⅱ结束后采用“减压蒸发”操作的原因是____________。
（5） 中间产物二氧化氯(ClO₂)在生产生活中也有广泛应用。用ClO₂处理泄漏的氰化钠(NaCN)，得到无毒的NaCl、N₂和CO₂。若处理含NaCN4×10^-5mol ·L-1的废水 1000L，至少需要ClO₂的质量为___________g。

I 铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示：

回答下列有关问题：
（1）检验硫酸铁溶液中是否存在Fe²⁺的方法是___________________。
（2）干法制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO₄+6Na₂O₂ = 2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑
该反应中的还原剂是___________，每生成l mol Na₂FeO₄转移____________mol电子。
（3）湿法制备高铁酸钾(K₂FeO₄)的反应体系中有六种微粒：
Fe(OH)₃、ClO^-、OH^-、FeO₄^2-、Cl^-、H₂O。
①写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：_______________。
②若反应过程中转移了0.3 mol电子，则还原产物的物质的量为___________。
II某化学小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备。已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al(31％)、Fe(1．3％)的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3％)。

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：

（1）“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是
（2）“酸浸”时所加入的酸是                      (填化学式)。
（3）加入H₂O₂时发生反应的离子方程式为                  
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是                  
（5）NiS0₄·7Hz0可用于制备镍氢电池(NiMH)，镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni(OH)₂+M=NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为                   。

某化工厂冶炼金属、回收硫的工艺流程如下：

I．回收硫
（1）工业上，采用饱和亚硫酸钠溶液吸收烟气中二氧化硫，写出离子方程式：                  。然后，加热吸收液收集SO₂。将二氧化硫、空气在稀硫酸中构成原电池，负极反应式为                       。
II．冶炼铜
（2）工业上，火法冶炼铜分两步：第一步，含铜矿（主要成分是Cu₂S）在空气中煅烧生成氧化亚铜和刺激性气味气体；第二步，氧化亚铜和铜矿在高温下反应生成铜和刺激性气体。写出冶炼铜的总反应方程式：                         。
（3）用电解法精炼粗铜（含银、金、铁、锌杂质），装置如图所示。下列说法不正确的是           。

A．Y极为粗铜、X极为纯铜

B．X极净增质量等于Y极净减质量

C．铜盐溶液作精炼铜的电解质溶液

D．若电路有1 mol电子转移，则X极净增32 g

（4）几种金属离子的沉淀pH：

金属氢氧化物	开始沉淀pH	完全沉淀的pH
Fe(OH)3	2．7	3．7
Fe(OH)2	7．6	9．7
Cu(OH)­2	4．6	6．4
Zn(OH)2	5．9	8．9

铜盐溶液中Fe²⁺、Zn²⁺对精炼铜可能会产生影响。工业上，除去Fe²⁺方法是，在酸性混合溶液中加入              (选填：双氧水、次氯酸钠、氯水或高锰酸钾溶液)将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，离子方程式为             。加入碱调节溶液pH范围为              。

工业上用菱锰矿（MnCO₃）［含FeCO₃、SiO₂、Cu₂(OH) ₂CO₃等杂质］为原料制取二氧化锰，其流程示意图如下：

已知： 生成氢氧化物沉淀的pH

	Mn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Cu(OH)2
开始沉淀时	8.3	6.3	2.7	4.7
完全沉淀时	9.8	8.3	3.7	6.7

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol/L
回答下列问题：
（1）含杂质的菱锰矿使用前需将其粉碎，主要目的是                     。盐酸溶解MnCO₃的化学方程式是                          。
（2）向溶液1中加入双氧水时，反应的离子方程式是                 。
（3）将MnCl₂转化为MnO₂的一种方法是氧化法。其具体做法是用酸化的NaClO₃溶液将MnCl₂氧化，该反应的离子方程式为：5Mn^2＋＋2ClO₃^－＋□_______＝□_______＋□_______＋□_______。
（4）将MnCl₂转化为MnO₂的另一种方法是电解法。
① 生成MnO₂的电极反应式是             。
② 若直接电解MnCl₂溶液，生成MnO₂的同时会产生少量Cl₂。检验Cl₂的操作是             。
③ 若在上述MnCl₂溶液中加入一定量的Mn(NO₃)₂粉末，则无Cl₂产生。其原因是             。

工业上以Al(OH)₃、H₂SO₄、(NH₄)₂SO₄(含FeSO₄)为原料制备透明氧化铝陶瓷的工艺流程如图所示：

回答下列问题：
（1）氧化步骤中发生的主要反应的离子方程式为               。
（2）已知：25℃时，K_W=1.0×10^-14，K_b(NH₃·H₂O)=1.75×10^-5。在(NH₄)₂SO₄溶液中，存在如下平衡：
NH₄⁺+H₂ONH₃·H₂O+H⁺，则该反应的平衡常数为                。
（3）NH₄Al(SO₄)₂溶液与过量NaOH溶液混合加热，反应的化学方程式为          。
（4）固体NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O在加热时，固体残留率随温度的变化如图所示。633℃时剩余固体的成分为                           。

（5）综上分析，流程图中M混合气体的主要成分的化学式为       。M可用一种物质吸收以实现循环利用，该物质的名称是        。

工业上用软锰矿(主要成分是二氧化锰)制取高锰酸钾和软磁铁氧体材料Mn_xO₄，其流程如下(部分条件和产物省略)：
请回答下列问题：

（1）K₂MnO₄中锰元素的化合价是___________。
（2）写出粉碎矿石和氢氧化钾熔融物中通入空气时，发生主要反应的化学方程式___________________。
（3）分析下表数据。工业上采用III得到较纯净的高锰酸钾，III中包含的操作名称是________________。

（4）上述工业流程中试剂X的最佳物质是(填化学式)_________________________；设计步骤IV的目的是________________________。
（5）通过煅烧MnSO₄·H₂O可制得软磁铁氧体材料Mn_xO₄。如图是煅烧MnSO₄·H₂O时温度与剩余固体质量变化的曲线。该曲线中A段所表示物质的化学式是_____________；Mn_xO₄中x=_________________________。