高中化学晶格能的应用试题

从铝土矿（主要成分是，含、、MgO等杂质）中提取Al₂O₃的两种工艺品流程如下：

请回答下列问题：
（1）写出相应物质的的化学式：固体A          ，固体N          ，
滤液D中溶质为             。
（2）流程甲加入盐酸后生成Al³⁺的离子方程式为                                            。
（3）流程乙加入烧碱后生成水玻璃溶液的化学方程式为                                                                      。

下图是工业生产硝酸铵的流程。

(1)吸收塔C中通人空气的目的是                                           
A、B、C、D四个容器中的反应，属于氧化还原反应的是         (填字母)。
(2)已知：4NH₃(g)+3O₂(g)=2N₂(g)+6H₂O(g)；△H=-1266．8kJ／mol
N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)；△H=+180.5kJ／mol
写出氨高温催化氧化的热化学方程式：                                       
(3)已知：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)；△H=-92kJ／mol。为提高氢气的转化率，宜采取的措施有           。(填字母)
A．升高温度 　　  B．使用催化剂  　　 C．增大压强 
D．循环利用和不断补充氮气    　　　　  E．及时移出氨
(4)在一定温度和压强下，将H₂和N₂按3：1(体积比)在密闭容器中混合，当该反应达到平衡时，测得平衡混合气中NH₃的气体体积分数为25％，此时H₂的转化率为　      。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿[主要成分为Co₂O₃、Co(OH)₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等]制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

(1)写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式   。
(2)NaClO₃的作用是   。
(3)加Na₂CO₃调pH至5.2所得沉淀为   。
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。萃取剂的作用是   ；其使用的适宜pH范围是   。
A．2.0~2.5   B．3.0~3.5  C．4.0~4.5

（5）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量AgNO₃溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100％，其原因可能是   。（答一条即可）

已知NaHCO₃低温时溶解度小，侯德榜制碱的方法是：向氨化的饱和食盐水中通入过量的二氧化碳，即有晶体析出，经过滤、洗涤、焙烧得纯碱。此过程可以表示为：
① NaCl (饱和) + NH₃+CO₂+H₂O＝NaHCO₃↓+NH₄Cl（此反应是放热反应）
② 2NaHCO₃ Na₂CO₃ +CO₂↑+H₂O
现某化学小组根据上述原理在实验室中模拟制碱过程，下图C装置是溶有氨和NaCl的溶液，且二者均达到了饱和。

（1）制CO₂时为了使反应随开随用，随关随停，上图A方框内应选用以下     装置（填序号）。简述该装置能随关随停的理由         。

（2）为使实验能够进行，在B、D方框内补上所需装置：         （将装置图画在答题卡上），并指明所用试剂：       。
（3）该小组同学按正确的方法连接装置，检验气密性合格后进行实验，发现析出的晶体非常少，在老师的指导下，他们对某个装置进行了改进，达到了实验目的。你认为他们的改进方法是             。
（4）若所用饱和食盐水中含有NaCl的质量为5.85g，实验后得到干燥的NaHCO₃晶体的质量为5.46g，假设第二步分解时没有损失，则Na₂CO₃的产率为             。

以黄铜矿（主要成份为CuFeS₂，含少量杂质SiO₂等）为原料，进行生物炼铜，同时得到副产品绿矾（FeSO₄·7H₂O）。其主要流程如下：


② 部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下表

沉淀物	Cu(OH)2	Fe(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀pH	4.7	2.7	7.6
完全沉淀pH	6.7	3.7	9.6

 
（1）试剂a是           ，试剂b是           （填化学式）。
（2）操作X流程依次为蒸发浓缩、           、过滤、洗涤干燥。
（3）反应Ⅱ中加CuO调pH为3.7的目的是                               ；
（4）反应Ⅴ的离子方程式为                                            。
（5）反应①中，每生成1mol Fe₂(SO₄)₃，转移电子的物质的量为         mol；
（6）过滤操作中，要用到的玻璃仪器有        、        和漏斗。

(15分)尿素（H₂NCONH₂）是一种非常重要的高氮化肥，工业上合成尿素的反应如下：
2NH₃(l)＋CO₂(g)  H₂O(l)＋H₂NCONH₂ (l)  △H＝－103.7 kJ·mol^－1
试回答下列问题：
⑴下列措施中有利于提高尿素的产率的是___________。
A．采用高温
B．采用高压
C．寻找更高效的催化剂
⑵合成尿素的反应在进行时分为如下两步：
第一步：2NH₃(l)＋CO₂(g)  H₂NCOONH₄(氨基甲酸铵) (l)  △H₁
第二步：H₂NCOONH₄(l)  H₂O(l)＋H₂NCONH₂(l)          △H₂
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如下图Ⅰ所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第_____步反应决定，总反应进行到_________min时到达平衡。
②反应进行到10 min时测得CO₂的物质的量如图所示，则用CO₂表示的第一步反应的速率v(CO₂)＝_______________________。
③第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图Ⅱ所示，则△H_{2__________}0（填“＞”“＜”或“＝”）

NiSO₄·6H₂O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等，可由电镀废渣（除含镍外，还含有：Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）为原料获得。操作步骤如下：
①用稀硫酸溶液溶解废渣，保持pH约1.5，搅拌30min，过滤。
②向滤液中滴入适量的Na₂S，除去Cu²⁺、Zn²⁺，过滤。
③保持滤液在40℃左右，用6%的H₂O₂氧化Fe²⁺，再在95℃加入NaOH调节pH，除去铁和铬。
④在③的滤液中加入足量Na₂CO₃溶液，搅拌，得NiCO₃沉淀。
⑤________________________________________________________________________。
⑥_______________________________________________________________________。
⑦蒸发、冷却结晶并从溶液中分离出晶体。
⑧用少量乙醇洗涤并凉干。
（1）步骤②除可观察到黑色沉淀外，还可嗅到臭鸡蛋气味，用离子方程式说明气体的产生：_______________________________________________。
（2）步骤③中，加6%的H₂O₂时，温度不能过高，其原因是：______________________
_____________________________。
（3）除铁方法有两种，一是用H₂O₂作氧化剂，控制pH值2～4范围内生成氢氧化铁沉淀；
另一种方法常用NaClO₃作氧化剂，在较小的pH条件下水解，最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠［Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂］沉淀除去。下图是温度-pH值与生成的沉淀关系图，图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域（已知25℃时，Fe(OH)₃的Ksp= 2.64×10^?39）。

下列说法正确的是______________（选填序号）。
a．FeOOH中铁为+2价
b．若在25℃时，用H₂O₂氧化Fe²⁺，再在pH=4时除去铁，此时溶液中c(Fe³⁺)=2.64×10^?29
c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe²⁺离子方程式为：6Fe²⁺+ClO₃^－+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^－+3H₂O
d．工业生产中温度常保持在85～95℃生成黄铁矾钠，此时水体的pH约为1.2～1.8
（4）确定步骤④中Na₂CO₃溶液足量，碳酸镍已完全沉淀的简单方法是：_____________
_________________________________________________________。
（5）补充上述步骤⑤和⑥【可提供的试剂有6mol/L的H₂SO₄溶液，蒸馏水、pH试纸】。

氨基磺酸(H₂NSO₃H)是一元固体强酸，溶于水和液氨，不溶于乙醇。在工业上用作酸性清洗剂、阻燃剂、磺化剂。用尿素[CO(NH₂)₂]和发烟硫酸(溶有SO₃的硫酸)为原料合成氨基磺酸的路线如下：

(1)重结晶用10%～12%的硫酸作溶剂而不用水作溶剂的原因是______________
(2)“磺化”步骤中所发生的反应为：
①CO(NH₂)₂(s) ＋ SO₃(g) H₂NCONHSO₃H(s) △H<0
②H₂NCONHSO₃H + H₂SO₄2H₂NSO₃H + CO₂↑
“磺化”过程应控制反应温度为75~80℃，若温度高于80℃，氨基磺酸的产率会降低，原因是_______________ 。
(3)测定产品中氨基磺酸纯度的方法如下：称取7.920g产品配成l000mL待测液，量取25.00mL待测液于锥形瓶中，加入2mL 0.2mol·L^－1稀盐酸，用淀粉碘化钾试剂作指示剂，逐滴加入0.08000mol·L^－1NaNO₂溶液，当溶液恰好变蓝时，消耗NaNO₂溶液25．00mL，此时氨基磺酸恰好被完全氧化成N₂，NaNO₂的还原产物也为N₂。试求产品中氨基磺酸的质量分数        。
(4)以酚酞为指示剂，用NaOH进行酸碱中和滴定也能测定产品中氨基磺酸的纯度，测定结果通常比NaNO₂法偏高，原因是氨基磺酸中混有___________杂质。

工业上制取CuCl₂的生产流程如下：
 
请结合下表数据，回答下列问题：

物   质	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)3
完全沉淀时的pH范围	≥9.6	≥6.4	3～4

 
⑴ 溶液A中加入NaClO的目的是                            ；
此反应离子方程式为                                     ；
⑵ 在溶液B中加入CuO的作用是                              ；
⑶ 操作a的目的是                                         ；
⑷ 在Cu(OH)₂加入盐酸使Cu(OH)₂转变为CuCl₂。采用多量盐酸和低温蒸干的目的是          。

将煤气化转化成合成气，然后通过一碳化工路线合成各种油品和石化产品是一碳化工的极为重要的领域，具有广阔的前景，在未来相当一段时期将成为一碳化工的主要领域。除去水蒸气后的水煤气含55～59%的H₂，15～18%的CO，11～13%的CO₂，少量的H₂S、CH₄，除去H₂S后，可采用催化或非催化转化技术，将CH₄转化成CO，得到CO、CO₂和H₂的混合气体，是理想的合成甲醇原料气，即可进行甲醇合成。

（1）制水煤气的主要化学反应方程式为：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g），此反应是吸热反应。①此反应的化学平衡常数表达式为           ；
②下列能增大碳的转化率的措施是                     ；(填字母代号)

A．加入C（s）

B．加入H2O（g）

C．升高温度

D．增大压强

（2）合成气经压缩升温后进入10m³甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应如下： 2H₂(g) + CO(g) CH₃OH(g)；ΔH ＝－90.8kJ·mol^－1，T₄℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中加入CO、H₂，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	H2	CO	CH3OH
浓度/（mol·L^－^1）	0.2	0.1	0.4[

①比较此时正、逆反应速率的大小：v_正        v_逆（填“>”、“<”或“＝”)。
②若加入CO、H₂后，在T₅℃反应10min达到平衡，c(H₂)＝0.4 mol·L^－1，则该时间内反应速率v(CH₃OH) ＝              mol^－1·(Lmin)^－1。
（3）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是                      。

(12分)MnO₂是一种重要的无机功能材料，粗MnO₂的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO₂（含有较多的MnO和MnCO₃）样品转化为纯MnO₂实验，其流程如下： 

（1）第①步加稀H₂SO₄时，粗MnO₂样品中的     （写化学式）转化为可溶性物质。
（2）第②步反应的离子方程式
      +ClO₃^－+      ＝MnO₂+Cl₂↑+     。
（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、       、       、       ，已知蒸发得到的固体中有NaClO₃和NaOH，则一定还有含有       （写化学式）。
（4）若粗MnO₂样品的质量为12.69g，第①步反应后，经过滤得到8.7g MnO₂，并收集到0.224LCO₂（标准状况下），则在第②步反应中至少需要       mol NaClO₃

(14分). 复印机使用的墨粉主要成分是Fe₃O₄，下图是氧化沉淀法生产Fe₃O₄的工艺：

已知：① 工业绿矾中FeSO₄的含量为52.5%，其中的杂质不参与反应；
②  Fe(OH)₂＋2Fe(OH)₃＝Fe₃O₄·4H₂O  
③  12.16﹡1000﹡52.5%=6384,6384／152=42请回答下列问题：
（1）铁的常见氧化物有           ；
（2）Fe₃O₄与稀硝酸反应的离子方程式是                                           ，检验反应后的溶液中含Fe³⁺的方法              ；
（3）在工艺流程中，通入适量空气“氧化”时的化学方程式是：                         ；
（4）生产中可获得的副产品是          ，提取该副产品的操作顺序是         （填写序号）
a．过滤    b．加热浓缩    c．冷却    d．结晶    e．洗涤
（5）在生产过程中，若工业绿矾的投料速率是12.16 kg/h，为使产品较纯，鼓入空气的速率应为                   L/h（假设反应在标准状态下进行，空气中O₂占20%）。

利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下：

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）图中CH₄的第一次转化过程中的化学方程式是                           。
（3）整个流程有三处循环，一是K₂CO₃(aq)循环，二是N₂和H₂循环，三是        （填化学式）循环。
（4）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.熵增原理           b.勒夏特列原理           c.酸碱中和原理

利用某炉渣(只含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃)可制备新型净水剂碱式氯化铝[Al₂(OH)_nCl_6-n] 和Fe₂O₃。工艺流程如下：
①用3.00mol/L的盐酸稀盐酸浸取炉渣，过滤．
②滤液先用H₂O₂氧化，再加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe₂O₃
③将第②步分离出沉淀的滤液通CO₂调pH值后，保持温度在90～100℃进行“蒸发浓缩”，可以得到碱式氯化铝[Al₂(OH)_nCl_6-n]
据以上信息回答下列问题：
(1)实验室配制3.00mol/L的盐酸100mL需要36.5％的浓盐酸（密度为1.2g/cm³）    _____mL，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、             。
（2）写出H₂O₂与滤液反应的化学方程式                    
（3） “蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，可采用的加热方法是         
（4）为验证炉渣中含有Fe₂O₃，做如下实验：
a取适量炉渣于烧杯中，加足量    溶解、静置
b取上层清液少量于试管中，滴加       ，观察现象。选用提供的试剂，
提供的试剂：①稀硝酸　②稀硫酸　③氯水　④KMnO₄溶液　⑤ KSCN溶液
步骤a、b中所加试剂分别为        ；
步骤b中反应的离子方程式：             

MnO₂是一种重要的无机功能材料，粗MnO₂的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO₂（含有较多的MnO和MnCO₃）样品转化为纯MnO₂实验，其流程如下：

（1）第①步加稀H₂SO₄时，粗MnO₂样品中的       （写化学式）转化为可溶性物质。
（2）第②步反应的离子方程式（要配平）
+    ClO₃^－+           ＝   MnO₂ + Cl₂↑+          。
（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、       、       、       ，已知蒸发得到的固体中有NaClO₃和NaOH，则一定还含有       （写化学式）。
（4）若粗MnO₂样品的质量为12.69g，第①步反应后，经过滤得到8.7g MnO₂，并收集到0.224LCO₂（标准状况下），则在第②步反应中至少需要       mol NaClO₃