高中化学晶格能的应用试题

由菱镁矿（主要成分为MgCO₃）制阻燃型氢氧化镁的工艺流程如下：

（1）从下面两图可以得出的结论为   、   。
 
图1 25℃时MgO水化随时间变化X射线衍射谱图    

图2 90℃时MgO水化随时间变化X射线衍射谱图
（2）水化反应MgO+H₂O = Mg(OH)₂能自发进行的原因是    。
（3）结合元素周期律和表1可知，金属氢氧化物受热分解的规律有   。（写一条即可）
表1  部分主族元素的金属氢氧化物热分解温度/℃

LiOH	NaOH	KOH	Al(OH)3	Mg(OH)2	Ca(OH)2	Ba(OH)2
924	不分解	不分解	140	258	390	700

 
（4）已知热化学方程式：Mg(OH)₂ (s) =" MgO" (s)+H₂O (g)    ΔH =" 81.5" kJ·mol^－1
①Mg(OH)₂起阻燃作用的主要原因是   。
②与常用卤系（如四溴乙烷）和有机磷系（磷酸三苯酯）阻燃剂相比，Mg(OH)₂阻燃剂的优点是   。

用石灰乳、石灰氮(CaCN₂)和炼厂气（含H₂S）反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的CS(NH₂)₂(硫脲)，其部分工艺流程如下：

（1）高温下，H₂S存在下列反应:2H₂S(g) 2H₂(g)+S₂(g),其平衡常数表达式为K=。
（2）用石灰乳吸收H₂S制取Ca(HS)₂需要在低温下进行，其原因是　        ；过滤得到的滤渣可再利用，滤渣的主要成分是　         (填化学式)。
（3）合成硫脲需长时间搅拌，并在较高温度(80℃-85℃)下进行，其目的是　     。
Ca(HS)₂与CaCN₂在水溶液中合成硫脉的化学方程式为　                           。
（4）化合物X与硫脲互为同分异构体，X加入FeCl₃溶液中，溶液显红色，X的化学式为　        。

乙二酸（H₂C₂O₄）是一种重要的化工产品，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，其制备工艺流程如下：

氧化时控制反应液温度为55～60℃，边搅拌边缓慢滴加浓HNO₃、H₂SO₄混合液，可发生下列反应：
C₆H₁₂O₆＋18HNO₃→3H₂C₂O₄＋18NO₂↑＋12H₂O
C₆H₁₂O₆＋6HNO₃→3H₂C₂O₄＋6NO↑＋6H₂O
（1）检验氧化后的溶液中是否仍含有葡萄糖的实验方案为     。
（2）氧化时控制反应液温度为55～60℃的原因是     。
（3）若水解时淀粉利用率为80%，氧化时葡萄糖的利用率为80%，结晶时有10%的乙二酸遗留在溶液中。则30 kg淀粉可生产乙二酸的质量为     。
（4）生产中产生的NO_x用氧气和水吸收后产生硝酸循环利用，若尾气NO_x中n(NO₂)︰n(NO)＝2︰1，且NO_x的吸收转化率为90%。计算：理论上，每生产9 kg乙二酸至少需要补充质量分数为63%的硝酸溶液多少千克。（写出计算过程）

粗氧化锌中含少量CuO、Fe₃O₄、SiO₂等杂质。工业上以粗氧化锌生产硫酸锌晶体（ZnSO₄·7H₂O）的工艺流程如下图所示：
　
已知：常温下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为：3.7，6.5，9.7。
请回答下列问题：
（1）操作③的名称是        ；
（2）加入适量锌粉的作用为        ；
（3）加入30%H₂O₂反应的离子方程式是        ；
（4）加入适量Ca(OH)₂调节溶液pH，促进Fe³⁺水解，Fe³⁺水解反应的平衡常数表达式K＝　  　，Ca(OH)₂不能过量的原因是　    　。

高铁酸钾(K₂Fe0₄)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：2Fe(NO₃)₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O
回答下列问题_：
（1）将Cl₂通入KOH溶液中发生反应的离子方程式是____________。
（2）写出工业上制取Cl₂的化学方程式____________。
（3）在“反应液I”中加入KOH固体的目的是____________。
（4）K₂FeO₄可作为新型多功能水处理剂的原因是____________。
（5）配制KOH溶液时，将61.6g KOH固体溶解在100 mL水中，所得溶液的密度为1.47 g • mL^-1，则该溶液的物质的量浓度为____________。
（6）从“反应液II”中分离出K₂Fe0₄后，副产品是___________ (写化 学 式）。
（7）该工艺每得到1.98kgK₂FeO₄，理论上消耗Cl₂的物质的量为______mol。

高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂，具有氧化、吸附、絮凝、、助凝、杀菌、除臭等作用，高铁酸钾的开发和利用正日益显示出其广阔的应用前景。其制备路线如下：

试回答下列问题
(1)操作①后的混合液中加入NaOH溶液的作用是：                            。
最后用异丙醇洗涤产品的目的是                                             。  
(2) 操作②与操作③相同，该操作名称是：___________________。
(3)反应器中，NaOH、NaClO及Fe(NO₃)₃反应的离子方程式为： _____________________。
(4)次氯酸钠浓度对高铁酸钾产率有一定影响（下图甲），当高铁酸钾产率最高时，NaClO的物质的量浓度约为_________。（计算结果保留一位小数）
 
(5)从环境保护的角度看，制备中间产物Na₂FeO₄较好的方法为电化学法，其装置如图乙所示，则阳极的电极反应式为                                               。

MnSO₄·H₂O在工业、农业等方面有广泛的应用。工业上用化工厂尾气中低浓度SO₂还原MnO₂矿制备MnSO₄·H₂O过程如下：

已知： 常温时部分硫化物难溶盐的Ksp：CuS--6.3×10^-36、PbS--1.0×10^-28、NiS--2.0×10^-26、
MnS--2.5×10^-10，请回答下列问题：
（1）生产中MnO₂矿粉碎的目的是                。
（2）除铁发生的离子反应方程式为                  。
（3）除重金属离子后，若混合溶液中Cu²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺的浓度均为1.0×10^-5mol/L，则c(S^2-)_最大=    mol/L。
（4）已知MnSO₄·H₂O在1150℃高温下分解的产物是Mn₃O₄、含硫化合物、水，则在该条件下硫酸锰晶体分解反应的化学方程式是                     

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重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的过程如下图所示。
已知：① NaFeO₂遇水强烈水解。  ② Cr₂O₇^2－+ H₂O  2CrO₄^2－ + 2H⁺
K₂Cr₂O₇中Cr元素的化合价是     。
生成滤渣1中红褐色物质反应的化学方程式是                                 。
滤液1的成分除Na₂CrO₄、Na₂SiO₃外，还含有（填化学式）                    。
利用滤渣2，可制得两种氧化物，其中一种氧化物经电解冶炼可获得金属，该电解反应的化学方程式是                                                          。
由滤液2转化为Na₂Cr₂O₇溶液应采取的措施是                               。
向Na₂Cr₂O₇溶液中加入KCl固体，获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是：加热浓缩、     、过滤、洗涤、干燥。
煅烧铬铁矿生成Na₂CrO₄和NaFeO₂反应的化学方程式是                        。

丙酸盐是安全有效的防霉、防腐剂，一种以碱式碳酸锌为原料的工艺流程如下：

序号	n（丙酸）∶n（碱式碳锌）	反应温度/℃	丙酸锌产率/%
1	1∶0.25	60	67.2
2	1∶0.25	80	83.5
3	1∶0.25	100	81.4
4	1∶0.31	60	89.2
5	1∶0.31	80	90.1
6	1∶0.31	100	88.8

（1）探究本实验中最佳工艺条件（见上表）：反应时间2h，用水量45g，n（丙酸）∶n（碱式碳酸锌）=1∶      ，反应温度             ℃。
（2）某次实验时，将37.0g丙酸溶于220mL水中，按上述流程在上述优化的条件下制备，最终得产品丙酸锌49.6g，则该次实验丙酸锌的产率为           。
（3）本工艺采用“闭路循环”方式，除具有制备工艺简便、产率高外，还具有                                               的优点。

自洁面料就是在普通的面料纤维中加入一层薄薄的纳米二氧化钛。含有Fe₂O₃的钛铁矿（主要成分为FeTiO₃）制取纳米级TiO₂的流程如下：

（1）Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中的第________周期，第______族。
（2）步骤①加铁的目的是_________________；步骤②冷却的目的是_______________。
（3）上述制备二氧化钛的过程中，可以利用的副产物是______________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入___________________处理。
（4）由金红石制备单质钛，涉及到的步骤为：
TiO₂TiCl₄Ti 
已知：①C(s)+O₂(g)＝＝CO₂(g) △H＝ -393.5kJ·mol^-1
②2CO(g)+O₂(g)＝＝2CO₂(g) △H＝ -5665kJ·mol^-1
③TiO₂(s)+2Cl₂(g)＝＝TiCl₄(s)+O₂(g) △H＝ +41kJ·mol^-1
则TiO₂(s)+ 2Cl₂(g)+C(s)＝＝TiCl₄(s)+2CO(g)的△H＝____________。
反应TiCl₄+2Mg ＝＝ 2MgCl₂+Ti 在氩气氛中进行的理由是________________________。

(10分)利用天然气合成氨的工艺流程示意如下：

依据上述流程，完成下列填空：
（1）天然气脱硫时的化学方程式是                                         
（2）n mol CH₄经一次转化后产生CO 0.9n mol、产生H₂    mol（用含n的代数式表示）
（3）K₂CO₃（aq）和 CO₂反应在加压下进行，加压的理论依据是     （多选扣分）
（a）相似相溶原理   （b）勒沙特列原理   （c）酸碱中和原理
（4）由KHCO₃分解得到的CO₂可以用于                                   （写出CO₂的一种重要用途）。

（共12分）钛是21世纪金属。下面是利用钛白粉（TiO₂）生产海绵钛（Ti）的一种工艺流程：

已知：① Mg(s)＋Cl₂ (g)＝MgCl₂ (s)     △H＝－641 kJ·mol^－1
② Cl₂(g)＋1/2Ti (s)＝1/2TiCl₄ (l)  △H＝－385 kJ·mol^－1
（1）钛白粉是利用TiO^2＋发生水解生成钛酸（H₂TiO₃）沉淀，再煅烧沉淀制得的。
TiO^2＋发生水解的离子方程式为                                      。
（2）反应I在800～900℃下进行，还生成一种可燃性无色气体，该反应的化学方程式为        ；
反应II的热化学方程式为                                              。
（3）该工艺流程中，可以循环使用的物质有       （填化学式）。
（4）在800℃～1000℃时电解TiO₂也可制得海绵钛，装置如右图所示。图中b是电源的       极，阴极的电极反应式为                                      。

(9分) 高铁酸钠(Na₂FeO₄)具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上可以通过NaClO氧化法制备Na₂FeO₄，生产过程如下：

回答下列问题：
(1)经过步骤①后，加入NaOH固体的原因是____        _____________________________
(2)步骤②反应的离子方程式是_____                            _____
(3)从溶液Ⅰ中分离出Na₂FeO₄后，还有副产品Na₂SO₄、NaCl，则步骤③中反应的离子方程式为___    
(4)将一定量的Na₂FeO₄投入到pH不同的污水中(污水中其余成分均相同)，溶液中Na₂FeO₄浓度变化如图曲线Ⅰ、Ⅱ所示，试推测曲线I比曲线II对应的污水pH____(填“高”或“低”)。

(5)通过计算得知Na₂FeO₄的消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)比Cl₂的_____(“高”或“低”)，用Na₂FeO₄代替Cl₂作净水消毒剂的优点是____                             (答出两点即可)

锂被誉为“金属味精”，以LiCoO₂为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β-锂辉矿(主要成分为LiAlSi₂O₆，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：

已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
开始沉淀pH	2．7	3．7	9．6
完全沉淀pH	3．7	4．7	11

②Li₂CO₃在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃	0	10	20	50	75	100
Li2CO3的溶解度/g	1．539	1．406	1．329	1．181	0．866	0．728

请回答下列问题：
(1)用氧化物形式表示LiAlSi₂O₆的组成：________________________。
(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_________________________________。
(3)写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式：______________________________________。
(4)反应Ⅳ生成Li₂CO₃沉淀，写出在实验室中得到Li₂CO₃沉淀的操作名称___________，洗涤所得Li₂CO₃沉淀要使用______________ (选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是                        。
(5)电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是：__________________________。

某科研小组设计出利用工业废酸（10%H₂SO₄）来堆浸某废弃的氧化铜锌矿的方案，实现废物综合利用，方案如下图所示。

已知：各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示。

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe^2^＋	6.34	9.7
Fe^3^＋	1.48	3.2
Zn^2^＋	6.2	8.0

请回答下列问题：
⑴氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，则相同温度下：K_sp(CuS)      K_sp(ZnS)（选填“＞”“＜”或“＝”）(K_sp 沉淀离子浓度积)。
⑵物质A可使用下列物质中的     。
A．KMnO₄     B．O₂      C．H₂O₂      D．Cl₂
⑶除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在     范围之间。
⑷物质B可直接用作氮肥，则B的化学式是     。