高中化学晶格能的应用试题

工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS₂,杂质不溶于水和酸)为原料,制备蓝色晶体G,其化学式为[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O,涉及流程如下:

已知25 ℃时,几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表:

	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)3
Ksp	8.0×10^-16	2.2×10^-20	4.0×10^-38
完全沉淀pH	≥9.6	≥6.4	≥3.2

 
(1)加快黄铜矿焙烧速率,可采用的措施有                                            (写两种)。
(2)加入双氧水可能发生反应的离子方程式为                                                   ;
试剂X的化学式为　　　　　　　　。
(3)常温下,0.1 mol/L试剂Y的pH=11,则该温度下,试剂Y的电离常数为　　　　,用pH试纸测该溶液pH的方法是                        　。
(4)已知Cu(OH)₂+4NH₃·H₂O[Cu(NH₃)₄]²⁺+2OH^-+4H₂O,写出该反应的平衡常数表达式:　　　　　　　　。
(5)在溶液N中加入乙醇的目的是                                                  　。

硫铁矿烧渣是一种重要的化工生产中间产物,主要成分是Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和二氧化硅等。下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁的流程图:

(1)实验室实现“操作Ⅰ”所用的玻璃仪器有　　　　、玻璃棒和烧杯。“操作Ⅲ”系列操作名称依次为　　　　、　　　　、过滤和洗涤。 
(2)“酸溶”过程中Fe₃O₄溶解的化学反应方程式为                                           。
(3)硫铁矿烧渣在“酸溶”前要粉碎的主要目的是                                              。
(4)实验室检验“反应Ⅰ”已经完全的试剂是　　　　,现象是                                   。
(5)加入适量H₂O₂的目的是氧化Fe²⁺,写出H₂O₂氧化Fe²⁺为Fe³⁺的离子方程式:                             。

焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）常用作食品漂白剂。其制备工艺流程如下：

已知：反应Ⅱ包含2NaHSO₃Na₂S₂O₅＋H₂O等多步反应。
（1）反应I的化学方程式为：                                    。
（2）“灼烧”时发生反应的化学方程式：                                    。
（3）已知Na₂S₂O₅与稀硫酸反应放出SO₂，其离子方程式为：                         。
（4）副产品X的化学式是                   。
（5）为了减少产品Na₂S₂O₅中杂质含量，需控制反应Ⅱ中气体与固体的物质的量之比约为             。检验产品中含有碳酸钠杂质所需试剂是                  （填编号）
①酸性高锰酸钾；②品红溶液；③澄清石灰水；④饱和碳酸氢钠溶液；⑤NaOH；⑥稀硫酸

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式为________________________________________________________________________。
（2）净化步骤所得滤饼的主要成分是________。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________。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粉的化学反应方程式为____________________。

随着能源问题的进一步突出，利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐。最近的研究发现，复合氧化物铁酸锰(MnFe₂O₄)也可以用于热化学循环分解水制氢，MnFe₂O₄的制备流程如下：
 
(1)原料Fe(NO₃)_n中n＝________，投入原料Fe(NO₃)_n和Mn(NO₃)₂的物质的量之比应为________。
(2)步骤二中“连续搅拌”的目的是__________________________________________
步骤三中洗涤干净的标准是________________________________________________
(3)利用MnFe₂O₄热化学循环制氢的反应可表示为：
MnFe₂O₄MnFe₂O_4－x＋O₂↑；
MnFe₂O_4－x＋xH₂OMnFe₂O₄＋xH₂↑
请认真分析上述两个反应并回答下列问题：
①若MnFe₂O_4－x中x＝0.8，则MnFe₂O_4－x中Fe^2＋占全部铁元素的百分率为________。
②该热化学循环制氢法的优点有_____________________、________________________ (答两点即可)。
该热化学循环法制氢尚有不足之处，进一步改进的研究方向是___________________________________________________________。

上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₂O₃、FeO、SiO₂等)为原料制备高档颜料铁红(Fe₂O₃)，具体生产流程如下：

试回答下列问题：
(1)滤液X中含有的金属阳离子是______________(填离子符号)。
(2)步骤Ⅲ中可选用________调节溶液的pH(填字母)。

A．稀硫酸

B．氨水

C．氢氧化钠溶液

D．高锰酸钾溶液

(3)步骤Ⅳ中，FeCO₃沉淀完全后，溶液中含有少量Fe^2＋，检验Fe^2＋的方法是________________________________。
(4)步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是_____________________________________________。
(5)在空气中煅烧FeCO₃生成产品氧化铁的化学方程式为______________________________。

近年来，高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费需求增长较快。实验室可用二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾。其部分流程如下：
 
(1)第①步中采用铁坩埚而不用瓷坩埚的原因是(用化学方程式表示)________________________________________。
(2)KOH、KClO₃和MnO₂共熔反应生成墨绿色K₂MnO₄的化学方程式为________________________________________。
(3)第④步通入CO₂可以使MnO₄^2—发生反应，生成MnO₄^—和MnO₂。则K₂MnO₄完全反应时，转化为KMnO₄的百分率约为________(精确到0.1%)。
(4)第⑤步趁热过滤的目的是______________________________________。
(5)第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热，冷却结晶、________、洗涤、干燥。干燥过程中，温度不宜过高，因为____________________________________。

工业利用精炼镁渣(含有MgO、KCl、MgCl₂、BaCl₂、CaCl₂、FeCl₃等杂质)回收MgCl₂的工业流程如下:

已知:25 ℃时有关物质的溶度积如下:

物质	CaCO3	MgCO3	BaCO3	Mg(OH)2	Fe(OH)3
Ksp	4.96×10^-9	6.82×10^-6	5.1×10^-9	5.61×10^-12	2.64×10^-38

回答下列问题:
(1)写出溶解时的离子方程式                               。
(2)溶解时温度不能太高,也不宜太低,要求控制在35 ℃左右,其理由是               。
(3)操作Ⅰ包含多个操作,分别为             ,过滤,洗涤,烘干。烘干时需要减压烘干,原因是                              。
(4)为减少Na₂CO₃的用量和提高产品质量,在中和工序(中和后溶液接近中性)结束前要检验溶液中是否存在       离子,选择检验该离子的原因是                        。
(5)母液的主要成分                                       。

四氯化钛(TiCl₄)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO₃)制备TiCl₄等产品的一种工艺流程示意图如下：

(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺
2TiO²⁺(无色)+Fe+4H⁺=2Ti³⁺(紫色)+Fe²⁺+2H₂O
Ti³⁺(紫色)+Fe³⁺+H₂O=TiO²⁺(无色)+Fe²⁺+2H⁺
加入铁屑的作用是                            。
(2)在②→ ③工艺过程中需要控制条件以形成TiO₂·nH₂O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在              范围。
(3)若把③中制得的固体TiO₂·nH₂O用酸清洗除去其中的杂质，还可制得钛白粉。已知25℃时，K_sp［Fe(OH)₃］=2.79×10^-39，该温度下反应Fe(OH)₃+3H⁺ Fe³⁺+3H₂O的平衡常数K=                    。
(4)已知：TiO₂(s)+2Cl₂(g)=TiCl₄(l)+O₂(g)
ΔH="+140" kJ·mol^－1
2C(s)+O₂(g)=2CO(g)     ΔH＝－221 kJ·mol^－1
写出④中TiO₂和焦炭、氯气反应生成液态TiCl₄和CO气体的热化学方程式：       。
(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是            (只要求写出一项 )。
(6)依据下表信息，要精制含少量SiCl₄杂质的TiCl₄，可采用_______方法。

WO₃可用于制备电阻元件、电子射线屏等。其工业生产流程如下：

（1）操作X的目的是为了获得纯净的仲钨酸铵晶体，该操作包括：将用盐酸中和后的溶液     、冷却结晶、     、低温烘干。
（2）实际工业生产中，粗仲钨酸铵晶体（含少量NH₄Cl晶体）可不经提纯就直接灼烧，其原因是     。
（3）已知：仲钨酸铵晶体[x(NH₄)₂O·yWO₃·zH₂O]受热分解的化学方程式如下：
x(NH₄)₂O·yWO₃·zH₂O→WO₃ +NH₃↑+H₂O↑(未配平)。
某同学为测定仲钨酸铵晶体的组成，进行如下实验：
①准确称取16.21g样品，研细灼烧；
②将产生的气体通入装有碱石灰干燥管，充分吸收称得干燥管增重1.44g；
③称量冷却后的固体质量为13.92g。
通过计算确定此仲钨酸铵晶体的化学式（写出计算过程）。

镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni（OH）₂、炭粉、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，并设计出相关实验流程图

已知：①NiCl₂易溶于水，Fe³⁺不能氧化Ni²⁺
②某温度下一些金属氢氧化物的K_sp及沉淀析出的理论pH如表所示：

M（OH）n	Ksp	pH
开始沉淀	沉淀完全
Al（OH）3	1.9×10^-33	3.43	4.19
Fe（OH）3	3.8×10^-38	2.53	2.94
Ni（OH）2	1.6×10^-14	7.60	9.75

 
回答下列问题：
（1）根据表数据判断步骤②依次析出沉淀Ⅱ       和沉淀Ⅲ      （填化学式），则pH₁         pH₂（填填“＞”、“=”或“＜”），控制两种沉淀析出可利用        。
A．pH试纸         B．石蕊指示剂          C．pH计
（2）已知溶解度：NiC₂O₄＞NiC₂O₄•H₂O＞NiC₂O₄•2H₂O，则反应③的化学方程式是                          ．第③步反应后，过滤沉淀时需要的玻璃仪器有    ．若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因                、             。
（3）④中阳极反应产生的气体E为             ，验证该气体的试剂为          。
（4）试写出反应⑥的离子方程式_____________________________________________ 

综合利用转炉煤气[CO（60～80%）、CO₂（15～20%）及微量N₂等]和硫酸工业尾气中的SO₂，既能净化尾气，又能获得保险粉（Na₂S₂O₄），其部分工艺流程如下：

（1）转炉炼钢时，存在反应：Fe₃C（s）＋CO₂（g）2CO（g）＋3Fe（s），其平衡常数表达式为K＝________。
（2）煤气净化时，先用水洗再用NaOH溶液洗涤，其目的是________。
（3）从滤液中回收甲醇的操作方法是____________________________；
还可回收的盐类物质是______________________________________（只写一种化学式）。
（4）合成保险粉反应的化学方程式为_________________________。
（5）保险粉、H₂O₂均可用于纸浆漂白，写出保险粉与过量的H₂O₂，在水溶液中反应生成硫酸盐等物质的离子方程式：________________________________。

硝酸铝广泛用于有机合成、印染工业等。工业上以铝灰为原料（主要成分为Al，含少量Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂、CaO、MgO等）制备硝酸铝的工艺流程如下：

已知：Al（OH）₃沉淀和溶解的pH如下表：

Al（OH）3	开始沉淀	沉淀完全	沉淀开始溶解	沉淀溶解完全
pH	3.3	5.0	7.8	12.8

 
回答下列问题：
（1）碱溶时，发生主反应的离子方程式为________________________________。
（2）工艺流程中第一次加入硝酸调pH＝7.0的目的是__________________________________________________________。
pH＝7.0时，溶液中c（Al^3＋）＝________（通常条件下，K_sp[Al（OH）₃]＝1.3×10^－33）。
（3）若忽略杂质跟酸、碱的反应，则在碱溶、调pH＝7.0、酸溶过程中，理论上消耗碱、酸的物质的量之比n₁（NaOH）∶n₂（HNO₃）∶n₃（HNO₃）＝________。
（4）现用1 t铝灰制硝酸铝晶体[Al（NO₃）₃·9H₂O]，最后生产出7.5 t硝酸铝晶体，若生产过程中铝元素的损失率为10%，计算铝灰中铝元素的质量分数。

以重晶石（主要成分为BaSO₄）为主要原料制备立德粉（ZnS和BaSO₄的混合物）的工艺流程如下：

（1）焙烧时，焦炭需过量，其目的是：①____________________________；②____________________________。
（2）焙烧过程中发生的反应之一是4CO（g）＋BaSO₄（s）BaS（s）＋4CO₂（g），该反应的平衡常数的表达式为__________________________________________________。
反应器中发生反应的化学方程式为____________________________________。
（4）用工业级氧化锌（含少量FeO和Fe₂O₃杂质）和硫酸制取硫酸锌溶液时，需先后加入H₂O₂溶液和碳酸锌精制，加入H₂O₂溶液时发生反应的离子方程式为
________________________________，加入碳酸锌的目的是将溶液中的Fe^3＋转化为红褐色沉淀，写出该反应的化学方程式：__________________________________________。

高锰酸钾是常用的氧化剂。工业上以软锰矿（主要成分是MnO₂）为原料制备高锰酸钾晶体。下图是实验室制备的操作流程：

上述反应②的化学方程式：
已知：

（1）加热软锰矿、KClO₃和KOH固体时，不采用瓷坩埚而选用铁坩埚的理由是_______；
反应①的化学方程式为______。
（2）从滤液中得到KMnO₄晶体的实验操作依次是________（选填字母代号，下同）。
A．蒸馏  B．蒸发 C．灼烧  D．抽滤    E．冷却结晶
（3）制备过程中需要用到纯净的CO₂气体。制取纯CO₂净最好选择下列试剂中_________。
A．石灰石  B．浓盐酸 C．稀疏酸 D．纯碱
（4）实验时，若CO₂过量会生成KHCO₃，导致得到的KMnO₄产品的纯度降低。原因是______  。
（5）由于CO₂的通人量很难控制，因此对上述实验方案进行了改进，即把实验中通CO₂改为加其他的酸。从理论上分析，选用下列酸中________ ，得到的产品纯度更高。
A．醋酸     B．浓盐酸      C．稀硫酸