高中化学晶格能的应用试题

钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率。

请回答下列问题：
（1）氢写出Ti原子的核外电子排布式______。
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭、氯气反应得到四氯化钛的化学方程式              。
（3）制备TiO₂的方法之一是利用TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因：                               。
（4）由TiCl₄→Ti 需要在Ar气中进行，反应后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于          ℃即可。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	－25.0	648.8	714	1667
沸点/℃	136.4	1090	1412	3287

 
（5）CH₃OH（l）的燃烧热△H=-726.5kJ/mol，请写出甲醇燃烧的热化学方程式 。以甲醇和氧气（或空气）、电解液为Li₂CO₃和K₂CO₃的熔融物组成燃料电池，该电池负极反应式为__________________。
由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H₂(g)= CH₃OH(g)。若不考虑生产过程中物质的任何损失，上述产业链中每合成9mol甲醇，至少需额外补充H₂   mol。

工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

 
回答下列问题：
（1）反应I溶液中存在的金属阳离子有__________________。
（2）加入NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的______（填“Fe3+”、“Fe2+”或“A13+”）沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是_____________。
（3）反应II的离子方程式为__________。在实际生产中，反应II常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作为________。若参与反应的O2有11.2L(标准状况)，则相当于节约NaNO2物质的量为__________。
（4）碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe(OH)]2＋离子，可部分水解生成[Fe2(OH)4]2＋聚合离子。该水解反应的离子方程式为__________________________。

多晶硅被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl₄为主，它对环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl₄水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成份为BaCO₃，且含有铁、镁等离子）制备BaCl₂·2H₂O，工艺流程如下：

已知：常温下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分别是：3.4、12.4。
（1）SiCl₄水解反应的化学方程式为_________________________________________________。过滤操作需要的玻璃仪器有_________________________________。
（2）加钡矿粉调节pH=7的作用是________________________、_______________________。
（3）加20% NaOH调节pH=12.5，得到滤渣A的主要成分是_______________________。
（4）BaCl₂滤液经__________、_________、过滤、洗涤，再经真空干燥后得到BaCl₂·2H₂O。
（5）10吨含78.8 % BaCO₃的钡矿粉理论上最多能生成BaCl₂·2H₂O_________吨。实际产量为9.70吨，相对误差为__________________%。

已知：BaSO₄(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s)工业上以重晶石矿（主要成分BaSO₄，杂质为Fe₂O₃、SiO₂）为原料，通过下列流程生产氯化钡晶体（BaCl₂·nH₂O）。

回答下列问题：
（1）不溶物A的化学式是_________；若在实验室进行焙烧时，所产生的气体的处理方法是       
a.用NaOH溶液吸收       b.用浓硫酸吸收      c.点燃
（2）用单位体积溶液中所含的溶质质量数来表示的浓度叫质量-体积浓度，可以用g/L表示,现用38%的浓盐酸配制含溶质109.5g/L的稀盐酸500mL,所需要的玻璃仪器除了玻璃棒还有                           。
（3）沉淀反应中所加的试剂R可以是下列试剂中的                
a.NaOH溶液    b.BaO固体      c.氨水       d.生石灰
证明沉淀已经完全的方法是________________________________________________________。
（4）设计一个实验确定产品氯化钡晶体（BaCl₂·nH₂O）中的n值，完善下列实验步骤：
①称量样品②_______ ③置于_________（填仪器名称）中冷却 ④称量 ⑤恒重操作。
恒重操作是指____________________________________________                   _；
第③步物品之所以放在该仪器中进行实验的原因是                                  。
（5）将重晶石矿与碳以及氯化钙共同焙烧，可以直接得到氯化钡，该反应的化学方程为
BaSO₄+ 4C+CaCl₂4CO + CaS+ BaCl₂。请你完善下列从焙烧后的固体中分离得到氯化钡晶体的实验流程的设计（已知硫化钙不溶于水，易溶于盐酸）。

（方框内填写操作名称）

工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：

完成下列填空：
（1）粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂)，写出A、B的化学式。
A                      、B                       。
（2）碳酸化后发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）向母液      （选填图中字母）中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有　　　　
A．增大NH4＋的浓度，使NH4Cl更多地析出
B．使NaHCO3更多地析出
C．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
（4）不用其它试剂，检查副产品NH4Cl是否纯净的方法及操作是　                                                     .
（5）Xg纯碱产品(含有碳酸氢钠)充分加热分解后，质量减少了Yg，则纯碱样品中碳酸氢钠的质量分数可表示为                         。
（6）有人以硫酸钠和焦炭、石灰石在高温下进行煅烧，再浸取，结晶而制得纯碱。反应的化学方程式为_________ __                            （已知产物之一为CaS）；

亚氯酸钠（NaClO₂）主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等，亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：

（1）提高“反应l”反应速率的措施有________________________（写出一条即可）。
（2）“反应2”的氧化剂是_____________，该反应的化学方程式为__________________。
（3）采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是__________________。
（4）从“母液”中可回收的主要物质是__________________________。
（5）“冷却结晶”后经______________（填操作名称）即可获得粗产品。

某兴趣小组用废铁泥（主要成分为Fe₂O₃、FeO和少量Fe）制备磁性Fe₃O₄纳米材料的流程示意图如下：

Fe

已知：R＝ ，步骤⑤中，相同条件下测得Fe₃O₄的产率与R的关系如图所示。

（1）步骤②中，主要反应的离子方程式是______。
（2）已知：Fe³⁺在pH＝2.8时沉淀完全； Fe²⁺在pH＝6.3时开始沉淀，在pH＝8.3时沉淀完全。
步骤③中，用NaOH溶液调pH至9，原因是______。
（3）浊液D中铁元素以FeOOH形式存在。步骤④中，反应的化学方程式是______。
（4）下列说法正确的是______（选填字母）。
a．步骤④中，当反应完成后需再加热一段时间
b．步骤⑤中，反应过程中需要不断补充碱液
c．步骤⑤恰好反应时，n(FeOOH)/n(Fe²⁺)="2:1"
d．当n(浊液D中FeOOH)/n(滤液B中的铁元素)=4/7时，Fe₃O₄的产率最高

高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：

已知：①  2KOH + Cl₂ =" KCl" + KClO + H₂O（条件：温度较低）
②  6KOH + 3Cl₂ =" 5KCl" + KClO₃ + 3H₂O（条件：温度较高）
③  2Fe(NO₃)₃ + 2KClO + 10KOH = 2K₂FeO₄ + 6KNO₃ + 3KCl + 5H₂O
回答下列问题：
（1）该生产工艺应在             （填“温度较高”或“温度较低”）的情况下进行；
（2）写出工业上制取Cl₂的化学方程式                                   ；
（3）K₂FeO₄可作为新型多功能水处理剂的原因                            ；
（4）与MnO₂ －Zn电池类似，K₂FeO₄ －Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，其电极反应式为________，该电池总反应的离子方程式为_____。
（5）在“反应液I ”中加KOH固体的目的是①            ，②               ；
（6）从“反应液II ”中分离出K₂FeO₄后，副产品是              （写化学式）。

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）实验室制取氨气的化学方程式：         。
（2）反应I的化学方程式为：         。
（3）“灼烧”时发生反应的化学方程式：         。
（4）已知Na₂S₂O₅与稀硫酸反应放出SO₂，其离子方程式为：         。
（5）副产品X的化学式是         。
（6）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

工业上用闪锌矿（主要成分为ZnS，还含有Fe₂O₃等杂质）为原料生产ZnSO₄·7H₂O的工艺流程如下：

（1）从滤渣A中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品，其化学式为        。
（2）浸取过程中Fe₂(SO₄)₃的作用是               ，浸取时Fe₂(SO₄)₃与ZnS发生反应的化学方程式为                                            。
（3）除铁过程控制溶液的pH在5.4左右，该反应的离子方程式为                     。该过程在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装置，其目的是                                         。
（4）置换法除重金属离子所用物质C为         。
（5）硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表：

温度/℃	0	20	40	60	80	100
溶解度/g	41.8	54.1	70.4	74.8	67.2	60.5

 
从除重金属后的硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为           、            、过滤、干燥。

亚氯酸钠（NaClO₂）主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等，亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：

（1）提高“反应l”反应速率的措施有________________________（写出一条即可）。
（2）“反应2”的氧化剂是_____________，该反应的化学方程式为__________________。
（3）采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是__________________。
（4）从“母液”中可回收的主要物质是__________________________。
（5）“冷却结晶”后经______________（填操作名称）即可获得粗产品。

焦亚硫酸钠（）常用作食品漂白剂，其制备工艺流程如下：

已知：反应Ⅱ包含等多步反应。
（1）反应Ⅰ的化学方程式为____________，反应Ⅰ进行时应先通入__________气体。
（2）硫磺燃烧前先加热成液态并通过喷嘴喷入焚硫炉中，目的是__________。在上述工艺流程中可循环使用的物质是_____________。
（3）反应Ⅱ中需控制参加反应的气体与固体的物质的量之比接近____________，若气体量不足，则会导致_______________。
（4）与稀硫酸反应放出，其离子方程式为___________。

工业上以锂辉石(Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂，含少量Ca、Mg元素)为原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下：

已知：①Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂H₂SO₄(浓)Li₂SO₄Al₂O₃·4SiO₂·H₂O↓
②某些物质的溶解度(S)如下表所示：　

T/℃	20	40	60	80
(Li2CO3)/g	1.33	1.17	1.01	0.85
(Li2SO4)/g	34.2	32.8	31.9	30.7

 
③从滤渣1中提取出Si的部分流程如下图所示：

根据以上信息，请回答下列问题：
（1）括号内应提供的相应条件和物质　　        　　、　 　     　　　。
（2）方框中所得物质的化学式　　 　　      　。
（3）使用浓硫酸并加热到250℃～300℃的目的是　　　　　　　　              　　。
（4）②处加Na₂CO₃溶液所发生反应的离子方程式　　　 　                  　　 、　                                             。
（5）滤渣2的主要成分有　　　　　                       　　　。
（6）如何检验Li₂CO₃是否洗涤干净？　　　　                         　　　　　　。

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的流程图：

已知：①4FeO·Cr₂O₃+ 8Na₂CO₃+ 7O₂8Na₂CrO₄ + 2 Fe₂O₃ + 8CO₂↑；
②Na₂CO₃ + Al₂O₃2NaAlO₂ + CO₂↑；③ Cr₂O₇^2－+ H₂O2CrO₄^2－ + 2H⁺
根据题意回答下列问题：
（1）固体X中主要含有_________（填写化学式）；要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，应该使用__________（填写仪器或试剂名称）。
（2）酸化步骤用醋酸调节溶液pH<5，其目的是_________________________________。
（3）操作Ⅲ有多步组成，获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、      、过滤、_______、干燥。
（4）下表是相关物质的溶解度数据，操作Ⅲ发生反应的化学方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl →K₂Cr₂O₇↓+2NaCl。该反应在溶液中能发生的理由是_______________。

物质	溶解度/(g/100g水)
0°C	40°C	80°C
KCl	28	40.1	51.3
NaCl	35.7	36.4	38
K2Cr2O7	4.7	26.3	73
Na2Cr2O7	163	215	376

 
（5）副产品Y主要含氢氧化铝，还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质，精确分析Y中氢氧化铝含量是称取n g样品，加入过量______（填写试剂）、溶解、过滤、再______（填写试剂）、……灼烧、冷却、称量，得干燥固体m g 。计算样品中氢氧化铝的质量分数为_______（用含m、n的代数式表示）。
（6）六价铬有毒，而Cr³⁺相对安全。工业含铬（CrO₃）废渣无害化处理的方法之一是干法解毒，用煤不完全燃烧生成的CO还原CrO₃。在实验室中模拟这一过程的装置如下：

CO由甲酸脱水制得；实验结束时熄灭酒精灯的顺序是_________________________。

重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）为用途极广的铬化合物。铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr₂O₃，还含有SiO₂、Al₂O₃等杂质，以铬铁矿为原料制备K₂Cr₂O₇晶体的过程
如下图所示：

已知：①K₂Cr₂O₇有强氧化性
②NaFeO₂遇水强烈水解
③Cr₂O₇^2－+ H₂O 2CrO₄^2－ + 2H⁺
请回答：
（1）煅烧铬铁矿生成Na₂CrO₄和NaFeO₂反应的化学方程式是　　　　　            。
（2）滤液1的成分除NaOH、Na₂CrO₄外，还含有（填化学式）　　　　　        ；
生成滤渣1中红褐色物质的反应离子方程式是　　　　　                 。
（3）由滤液2转化为Na₂Cr₂O₇溶液应加入的试剂是　　　　　 。
（4）向Na₂Cr₂O₇溶液中加入K₂SO₄固体，发生复分解反应而制得K₂Cr₂O₇。生成K₂Cr₂O₇晶体的过程是：加热浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥。试简述此法能够制得K₂Cr₂O₇晶体的原因是：                                                   ；
洗涤时应选用          （选填字母）。

A．蒸馏水

B．酒精

C．稀硫酸

D．饱和K2SO4溶液

（5 ）工业上常用Fe²⁺处理酸性K₂Cr₂O₇废水，先将Cr₂O₇^2— 转化为Cr³⁺，该反应的离子方程式为                            ，再调节溶液的pH使金属离子生成沉淀而除去。