高中化学晶格能的应用试题

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）。

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）+2CCl₄（g）＝TiCl₄（g）+CO₂（g），在无水无氧条件下，制取TiCl₄实验装置示意图如下：

有关性质如下表

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停止通氮气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：
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）。

某工厂用软锰矿（含MnO₂约70％及Al₂O₃）和闪锌矿（含ZnS约80％及FeS），共同生产MnO₂和Zn（干电池原料）。
已知：①A是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂(SO₄)₃、Al₂(SO₄)₃的混合液。
②IV中的电解反应式为MnSO₄+ZnSO₄+2H₂OMnO₂+Zn+2H₂SO₄。

（1）A中属于还原产物的是         。
（2）MnCO₃、Zn₂(OH)₂CO₃的作用是     ；Ⅱ需要加热的原因是     ；C的化学式是     。
（3）Ⅲ中发生的离子方程式为        ，         ；
（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是       。

锶（Sr）为第五周期ⅡA族元素，其化合物六水氯化锶（SrCl₂·6H₂O）是实验室重要的分析试剂，工业上常以天青石（主要成分为SrSO₄）为原料制备，生产流程如下：

已知：① 经盐酸浸取后，溶液中除含有Sr²⁺和Cl^－外，还含有少量Ba²⁺杂质；
② SrSO₄、BaSO₄的溶度积常数分别为3.3×10^－7、1.1×10^－10；
③ SrCl₂·6H₂O的摩尔质量为：267 g/mol。
（1）天青石焙烧前先研磨粉碎，其目的是_________________________________________。
（2）隔绝空气高温焙烧，若0.5 mol SrSO₄中只有S被还原，转移了4 mol电子。写出该反应的化学方程式：_____________________________________________。
（3）为了得到较纯的六水氯化锶晶体，过滤2后还需进行的两步操作是_______________。
（4）加入硫酸的目的是______________________。为了提高原料的利用率，滤液中Sr²⁺的浓度应不高于_________ mol/L（注：此时滤液中Ba²⁺浓度为1×10^－5 mol/L）。
（5）产品纯度检测：称取1.000 g产品溶解于适量水中，向其中加入含AgNO₃ 1.100×10^－2 mol的AgNO₃溶液（溶液中除Cl^―外，不含其它与Ag⁺反应的离子），待Cl^―完全沉淀后，用含Fe³⁺的溶液作指示剂，用0.2000 mol/L的NH₄SCN标准溶液滴定剩余的AgNO₃，使剩余的Ag⁺ 以AgSCN白色沉淀的形式析出。
①滴定反应达到终点的现象是_________________________________________。
②若滴定过程用去上述浓度的NH₄SCN溶液20.00 mL，则产品中SrCl₂·6H₂O的质量百分含量为______________（保留4位有效数字）。

镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)₂、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害。某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：①NiCl₂易溶于水，Fe^3＋不能氧化Ni^2＋。②K (Ni(OH)): 5.0×10^-16 ，K (NiC₂O₄): 4.0×10^-10
回答下列问题：
（1）酸溶后所留残渣的主要成份             （填物质名称）。
（2）用NiO调节溶液的pH，析出沉淀的成分为____________________(填化学式)；用pH试纸测定某溶液pH的具体操作是                                                        。
（3）写出加入Na₂C₂O₄溶液后反应的化学方程式_____________________________。
（4）写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式                           ，该反应的平衡常数为               。
（5）沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一    （填化学式）氧化生成Ni(OH)₃ ，如何洗涤Ni(OH)₃ 沉淀？
                                                                。

为了回收利用钢铁生产过程中产生的SO₂，工业上采用软锰矿（主要成分MnO₂）脱硫同时制取硫酸锰技术，其流程示意图如下：

已知：浸出液的pH接近4，其中的金属离子主要是Mn^2＋，还含有少量的Fe^2＋。完成下列填空。
（1）写出浸出过程中主要反应的化学方程式：                                    。
（2）浸出过程的副反应之一是部分SO₂被氧化为硫酸，致使浸出液的pH下降，这将   （“有利”、“不利”）于软锰矿浆继续吸收SO₂。欲消除生成的硫酸，试剂A最好是        。
a．MnCO₃         b．MnO₂           c．CaO            d．CaCO₃
（3）操作I的目的是除去浸出液中的Fe^2＋，MnO₂在氧化Fe^2＋的同时还             ，使Fe^3＋沉淀。检验过滤后溶液中是否含有Fe³⁺的操作是                  。
（4）已知大于27℃时，MnSO₄·H₂O溶解度随温度上升而明显下降，则操作II的过程为：           、            、洗涤、干燥。工业上为了充分利用锰元素，在流程中               可循环使用。
（5）通过煅烧MnSO₄·H₂O 可制得生产软磁铁氧体材料的Mn_xO₄，如图是煅烧MnSO₄·H₂O时温度与剩余固体质量变化曲线。该曲线中A段所表示物质的化学式为      ；Mn_xO₄中x＝           。

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）写出步骤“还原”中可能发生反应的离子方程式               、              。
（2）回收S过程中温度控制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，该物质的化学式为          ；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         d．盐酸
（4）保温除铁过程中加入CuO的目的是                、                    ；
（5）过滤③所得到的滤液，加入硝酸后，经操作X、过滤④得到硝酸铜晶体。
硝酸的作用是                                    ；
操作X是            、         (填操作名称) 。

V₂O₅是接触法制硫酸的重要催化剂，工业上生产V₂O₅的工艺流程如下：请回答下列问题：

（1）步骤①所得废渣的成分是              (写化学式)，它与NaOH溶液反应的离子反应方程式为                。
（2）步骤②、③的变化过程可简化为(下式R表示VO²⁺，HA表示有机萃取剂)：
R₂(SO₄)_n(水层)+2nHA(有机层)2RAn(有机层)+nH₂SO₄(水层)，
①实验室中步骤②、③使用的主要仪器是                                。
②中萃取时必须加入适量碱，其原因是                      。
（3）步骤③中X试剂为            ，步骤④的目的是             ，步骤⑤的离子方程式为                。
（4）该工艺流程中，可以循环利用的物质有          和           。

废旧锂离子池的正极材料(主要含有LiCoO₂及少量的Al、Fe等)可用于回收钴、锂，工艺流程如下：

(1)在上述溶解过程中，S₂O₃^2-被氧化成SO₄^2-，LiCoO₂在溶解过程中发生反应的化学方程式为                   ，还原产物是          。
(2)在上述除杂过程中，通入空气的作用是      废渣的主要成分是     。
(3)“沉淀钴”和“沉淀锂”的离子方程式分别为                。
(4)除了废渣可以回收利用外，本工艺还可回收的副产品是              。

废旧硬质合金刀具中含碳化钨（WC）、金属钴（Co）及少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co，工艺流程简图如下：
（1）电解时废旧刀具做阳极，不锈钢做阴极，HCl溶液为电解液，阴极主要的电极反应为            ；
（2）净化步骤所得滤饼的主要成分是Fe(OH)₃，回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是回收利用其中的          ；
（3）溶液I的主要成分是NH₄Cl，洗涤CoC₂O₄不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会造成环境污染，原因是               ；
（4）将Co₂O₃还原成Co粉的化学方程式为                     。

草酸（乙二酸）可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸（含2个结晶水）的工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为                             。
（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是       ，滤渣是      ；过滤操作②的滤液是          和         ，滤渣是        。 
（3）工艺过程中③和④的目的是                                。
（4）有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是            。
（5）结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250g溶于水中，用0.0500 mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定，至粉红色不消褪，消耗KMnO₄溶液15.00mL，反应的离子方程式为                 ；列式计算该成品的纯度               。

为回收利用废钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：

部分含钒物质在水中的溶解性如下：

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

 
回答下列问题：
（1）工业由V₂O₅冶炼金属钒常用铝热剂法，该反应的氧化剂为_____________。
（2）滤液中含钒的主要成分为______________（填化学式）。
（3）该工艺中反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程式____；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH₄Cl加入质量与料液中V₂O₅的质量比）和温度。根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为___________、_________℃。

（4）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，反应方程式为：2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺＝2VOⁿ⁺ + 2CO₂↑+ mH₂O，其中n、m分别为______________、________ 。
（5）全钒液流电池的电解质溶液为VOSO₄溶液，电池的工作原理为：
电池放电时正极的电极反应式为                            。

下图是某企业设计的硫酸—磷肥—水泥联产、海水—淡水多用、盐—热—电联产的三大生态产业链流程图。

根据上述产业流程回答下列问题：
（1）该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送，请分别写出输送的主要物质的化学式或能量形式：①         、②         、③         、④         、⑤         。
（2）沸腾炉发生反应的化学方程式：                                            。磷肥厂的主要产品是普钙(磷酸二氢钙和硫酸钙)，写出由磷矿石和硫酸反应制普钙得化学方程式       。
（3）用1吨硫铁矿(FeS₂的质量分数为36％)接触法制硫酸，制硫酸的产率为65％，则最后能生产出质量分数为98％的硫酸      吨。
（4）热电厂的冷却水是     ，该流程中浓缩盐水除提取盐以外还可提取的物质有 （写出一种即可）。
（5）根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能的利用设想。
                    ，                （写出两点即可）。

工业上利用电镀污泥（主要含有Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃及部分难溶杂质）回收铜和铬等金属，回收流程如下：

已知部分物质沉淀的pH及CaSO₄的溶解度曲线如下：

	Fe^3+	Cu^2+	Cr^3+
开始沉淀pH	2．1	4．7	4．3
完全沉淀pH	3．2	6．7	a

 

（1）在浸出过程中除了生成Fe₂(SO₄)₃、Cr₂(SO₄)₃外,主要还有                
（2）在除铁操作中，需要除去Fe³⁺和CaSO₄,请完成相关操作：①加入石灰乳调节pH到              ；②将浊液加热到80℃，             。
（3）写出还原步骤中加入NaHSO₃生成Cu₂O固体的离子反应方程式         ，此步骤中加入NaHSO₃得到Cu₂O的产率为95%，若NaHSO₃过量，除了浪费试剂外，还会出现的问题是    。
（4）当离子浓度≤1×10^—5 mol•L^-1认为沉淀完全，若要使Cr³⁺完全沉淀则要保持C(OH^—)≥ 。已知：Ksp[Cr(OH)₃]=6．3×10^-31，）

难溶性杂卤石(K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：
K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O(s) 2Ca^2＋＋2K^＋＋Mg^2＋＋4＋2H₂O
为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)₂溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

(1)滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)₂溶液能溶解杂卤石浸出K^＋的原因：_________________________________________________。
(3)“除杂”环节中，先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入________溶液调滤液pH至中性。

(4)不同温度下，K^＋的浸出浓度与溶浸时间的关系如图。由图可得，随着温度升高，
①________________________________________________________，
②________________________________________________________。
(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO₄(s)＋CaCO₃(s)＋
已知298 K时，K_sp(CaCO₃)＝2.80×10^－9，
K_sp(CaSO₄)＝4.90×10^－5，求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。