高中化学晶格能的应用试题

高纯度的氢氧化镁广泛应用于医药、电力等领域。镁硅酸盐矿石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如下：

已知1：溶液Ⅰ中除MgSO₄外，还含有少量Fe^3＋、Al^3＋、Fe^2＋等离子
2：几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如下表所示：

	Fe^3+	Al^3+	Fe^2+	Mg^2+
开始沉淀时	1.5	3.3	6.5	9.4
沉淀完全时	3.7	5.2	9.7	12.4

 
（1）向溶液Ⅰ中加入X的作用是____________。
（2）向溶液Ⅰ中加入的两种试剂先后顺序是______________（填化学式）。
（3）加入H₂O₂溶液反应的离子方程式是__________________。
（4）下图是Mg²⁺转化率随温度t的变化示意图：

① t₁前Mg^2＋转化率增大的原因是____________；t₁后Mg^2＋转化率下降的原因是(用化学方程式表示)______________。
② 向溶液Ⅱ中加入氨水反应的离子方程式是_________。

粗铜精炼后的阳极泥含有Cu、Au(金)、Pb和PbSO₄等杂质，湿法处理阳极泥进行综合利用的流程如下：

（1）用CuSO₄做电解液电解含铜、金、铅的粗铜，阳极的电极反应式有：               和Cu-2e^一=Cu²⁺。
（2）焙烧阳极泥时，为了提高焙烧效率，采取的合理措施是       ，焙烧后的阳极泥中除含金、PbSO₄外，还有               （填化学式）。
（3）操作I的主要步骤为_____________过滤、洗涤、干燥，操作II的名称是                     。
（4）写出用SO₂还原AuCl₄^一的离子方程式______________________。
（5）为了减少废液排放、充分利用有用资源，工业上将滤液l并入硫酸铜溶液进行循环操作，请指出流程图中另一处类似的做法_____________________。
（6）已知常温时，K_sp(PbCO₃)=l.46×l0^-13，Ksp(PbSO₄)= 1.82×l0^-8，用离子方程式表示加入碳酸钠溶液的作用____________________________。

亚氯酸钠(NaClO₂)是一种高效氧化剂和优质漂白剂。一种以氯酸钠(NaClO₃)为原料制备NaClO₂粗品的工艺流程如下图所示：

已知：
①纯ClO₂易分解爆炸，空气中ClO₂ 的体积分数在10%以下比较安全；
②NaClO₂在碱性溶液中稳定存在，在酸性溶液中迅速分解；
③含水NaClO₂受热易分解。
（1） 试剂A 可以选择___________(填字母序号)。
a. SO2   b. 浓硝酸  c. KMnO4
（2） 反应Ⅱ的离子方程式为_________。
（3） 下列关于上述流程的说法中，合理的是________(填字母序号)。
a. 反应Ⅰ进行过程中应持续鼓入空气
b. 反应Ⅰ后得到的母液中，溶质的主要成分是NaCl
c. 反应Ⅱ中NaOH 应过量
（4） 已知压强越大，物质的沸点越高。反应Ⅱ结束后采用“减压蒸发”操作的原因是____________。
（5） 中间产物二氧化氯(ClO₂)在生产生活中也有广泛应用。用ClO₂处理泄漏的氰化钠(NaCN)，得到无毒的NaCl、N₂和CO₂。若处理含NaCN4×10^-5mol ·L-1的废水 1000L，至少需要ClO₂的质量为___________g。

I 铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示：

回答下列有关问题：
（1）检验硫酸铁溶液中是否存在Fe²⁺的方法是___________________。
（2）干法制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO₄+6Na₂O₂ = 2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑
该反应中的还原剂是___________，每生成l mol Na₂FeO₄转移____________mol电子。
（3）湿法制备高铁酸钾(K₂FeO₄)的反应体系中有六种微粒：
Fe(OH)₃、ClO^-、OH^-、FeO₄^2-、Cl^-、H₂O。
①写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：_______________。
②若反应过程中转移了0.3 mol电子，则还原产物的物质的量为___________。
II某化学小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备。已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al(31％)、Fe(1．3％)的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3％)。

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：

（1）“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是
（2）“酸浸”时所加入的酸是                      (填化学式)。
（3）加入H₂O₂时发生反应的离子方程式为                  
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是                  
（5）NiS0₄·7Hz0可用于制备镍氢电池(NiMH)，镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni(OH)₂+M=NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为                   。

某化工厂冶炼金属、回收硫的工艺流程如下：

I．回收硫
（1）工业上，采用饱和亚硫酸钠溶液吸收烟气中二氧化硫，写出离子方程式：                  。然后，加热吸收液收集SO₂。将二氧化硫、空气在稀硫酸中构成原电池，负极反应式为                       。
II．冶炼铜
（2）工业上，火法冶炼铜分两步：第一步，含铜矿（主要成分是Cu₂S）在空气中煅烧生成氧化亚铜和刺激性气味气体；第二步，氧化亚铜和铜矿在高温下反应生成铜和刺激性气体。写出冶炼铜的总反应方程式：                         。
（3）用电解法精炼粗铜（含银、金、铁、锌杂质），装置如图所示。下列说法不正确的是           。

A．Y极为粗铜、X极为纯铜

B．X极净增质量等于Y极净减质量

C．铜盐溶液作精炼铜的电解质溶液

D．若电路有1 mol电子转移，则X极净增32 g

（4）几种金属离子的沉淀pH：

金属氢氧化物	开始沉淀pH	完全沉淀的pH
Fe(OH)3	2．7	3．7
Fe(OH)2	7．6	9．7
Cu(OH)­2	4．6	6．4
Zn(OH)2	5．9	8．9

铜盐溶液中Fe²⁺、Zn²⁺对精炼铜可能会产生影响。工业上，除去Fe²⁺方法是，在酸性混合溶液中加入              (选填：双氧水、次氯酸钠、氯水或高锰酸钾溶液)将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，离子方程式为             。加入碱调节溶液pH范围为              。

工业上用菱锰矿（MnCO₃）［含FeCO₃、SiO₂、Cu₂(OH) ₂CO₃等杂质］为原料制取二氧化锰，其流程示意图如下：

已知： 生成氢氧化物沉淀的pH

	Mn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Cu(OH)2
开始沉淀时	8.3	6.3	2.7	4.7
完全沉淀时	9.8	8.3	3.7	6.7

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol/L
回答下列问题：
（1）含杂质的菱锰矿使用前需将其粉碎，主要目的是                     。盐酸溶解MnCO₃的化学方程式是                          。
（2）向溶液1中加入双氧水时，反应的离子方程式是                 。
（3）将MnCl₂转化为MnO₂的一种方法是氧化法。其具体做法是用酸化的NaClO₃溶液将MnCl₂氧化，该反应的离子方程式为：5Mn^2＋＋2ClO₃^－＋□_______＝□_______＋□_______＋□_______。
（4）将MnCl₂转化为MnO₂的另一种方法是电解法。
① 生成MnO₂的电极反应式是             。
② 若直接电解MnCl₂溶液，生成MnO₂的同时会产生少量Cl₂。检验Cl₂的操作是             。
③ 若在上述MnCl₂溶液中加入一定量的Mn(NO₃)₂粉末，则无Cl₂产生。其原因是             。

工业上以Al(OH)₃、H₂SO₄、(NH₄)₂SO₄(含FeSO₄)为原料制备透明氧化铝陶瓷的工艺流程如图所示：

回答下列问题：
（1）氧化步骤中发生的主要反应的离子方程式为               。
（2）已知：25℃时，K_W=1.0×10^-14，K_b(NH₃·H₂O)=1.75×10^-5。在(NH₄)₂SO₄溶液中，存在如下平衡：
NH₄⁺+H₂ONH₃·H₂O+H⁺，则该反应的平衡常数为                。
（3）NH₄Al(SO₄)₂溶液与过量NaOH溶液混合加热，反应的化学方程式为          。
（4）固体NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O在加热时，固体残留率随温度的变化如图所示。633℃时剩余固体的成分为                           。

（5）综上分析，流程图中M混合气体的主要成分的化学式为       。M可用一种物质吸收以实现循环利用，该物质的名称是        。

工业上用软锰矿(主要成分是二氧化锰)制取高锰酸钾和软磁铁氧体材料Mn_xO₄，其流程如下(部分条件和产物省略)：
请回答下列问题：

（1）K₂MnO₄中锰元素的化合价是___________。
（2）写出粉碎矿石和氢氧化钾熔融物中通入空气时，发生主要反应的化学方程式___________________。
（3）分析下表数据。工业上采用III得到较纯净的高锰酸钾，III中包含的操作名称是________________。

（4）上述工业流程中试剂X的最佳物质是(填化学式)_________________________；设计步骤IV的目的是________________________。
（5）通过煅烧MnSO₄·H₂O可制得软磁铁氧体材料Mn_xO₄。如图是煅烧MnSO₄·H₂O时温度与剩余固体质量变化的曲线。该曲线中A段所表示物质的化学式是_____________；Mn_xO₄中x=_________________________。

PbI₂是生产新型敏化太阳能电池的敏化剂——甲胺铅碘的原料。合成PbI₂的实验流程如下：

（1）将铅块制成铅花的目的是                 。
（2）31.05g铅花用5.00mol·L^－1的硝酸溶解，至少需消耗5.00 mol·L^－1硝酸        mL，同时产生       L(标准状况下)NO。
（3）取一定质量(CH₃COO)₂Pb·nH₂O样品在N₂气氛中加热，测得样品固体残留率
随温度的变化如下图所示（已知：样品在75℃时已完全失去结晶水）。
①(CH₃COO)₂Pb·nH₂O中结晶水数目n=             （填数字）。
②100～200℃间分解产物为铅的氧化物和一种有机物，则该有机物为                （写结构简式）。
（4）称取一定质量的PbI₂固体，用蒸馏水配制成室温时的饱和溶液，准确移取25.00mLPbI₂饱和溶液分次加入阳离子交换树脂RH中，发生：2RH(s) + Pb²⁺(aq) = R₂Pb(s) +2H⁺(aq)，用锥形瓶接收流出液，最后用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性，将洗涤液合并到锥形瓶中。加入2～3滴酚酞溶液，用0.002500mol·L^－1NaOH溶液滴定，到滴定终点时用去氢氧化钠标准溶液20.00mL。计算室温时PbI₂的Ksp (请给出计算过程)。

CMA（醋酸钙、醋酸镁固体的混合物）是高速公路的绿色融雪剂。以生物质废液——木醋液（主要成分乙酸，以及少量的甲醇、苯酚、焦油等杂质）及白云石（主要成分MgCO₃·CaCO₃，含SiO₂等杂质）等为原料生产CMA的实验流程如下：

（1）步骤①发生的反应离子方程式为                      。

（2）步骤②所得滤渣1的主要成分为               （写化学式）；步骤②所得滤液常呈褐色，颜色除与木醋液中含有少量的有色的焦油有关外，产生颜色的另一主要原因是              。
（3）已知CMA中钙、镁的物质的量之比与出水率（与融雪效果成正比）关系如图所示，步骤④的目的除调节n(Ca)∶n(Mg)约为            （选填：1∶2；3∶7；2∶3）外，另一目的是               。
（4）步骤⑥包含的操作有                    、过滤、洗涤及干燥。

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）写出浸取过程中Cu₂S溶解的离子方程式：____________________。
（2）回收S过程中温度控制在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，该反应的化学方程式为_______________________；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
（4）保温除铁过程中，加入CuO的目的是__________________；蒸发浓缩时，要用HNO₃溶液调节溶液的pH，其理由是____________________。

分工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe₂O₄，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物)制取金属锌的流程如图所示。回答下列问题：

（1）酸浸时ZnFe₂O₄会生成两种盐，该反应的化学方程式为___________。
（2）净化Ⅰ操作分为两步：第一步是将溶液中少量的Fe^2＋氧化；第二步是控制溶液pH，使Fe^3＋转化为Fe(OH)₃沉淀。
①写出酸性条件下H₂O₂与Fe^2＋反应的离子方程式：___________。
②25 ℃时，pH＝3的溶液中，c(Fe^3＋)＝___________mol·L^－1（已知25 ℃，K_sp[Fe( OH)₃]＝4.0×10^－38）。
③净化Ⅰ生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是_______________。
（3）若没有净化Ⅱ操作，则对锌的制备带来的影响是_________________。
（4）本流程中可以循环利用的物质除锌外还有________________。

一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co₂O₃·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如下：

（1）过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为                。
（2）过程Ⅱ中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出钴。则浸出钴的化学反应方程式为（产物中无沉淀且只有一种酸根）                   。在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因______________        。
（3）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)₃，碳酸钠溶液在产生Al(OH)₃时起重要作用，请写出该反应的离子方程式____________________。
（4）碳酸钠溶液在过程Ⅲ和Ⅳ中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是_____________。
（5）在Na₂CO₃溶液中存在多种粒子，下列各粒子浓度关系正确的是____________（填序号）。

A．c(Na^+) = 2c(CO3^2-)

B．c(Na^+) > c(CO3^2-) > c(HCO3^-)

C．c(OH^-) > c(HCO3^-) > c(H^+)

D．c(OH^-) - c(H^+) ="=" c(HCO3^-) + 2c(H2CO3)

（6）CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl₂溶液。CoCl₂含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl₂吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。下图是粉红色的CoCl₂·6H₂O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是____________。

碱式氧化镍（NiOOH）可用作镍氢电池的正极材料。以含镍（Ni^2＋）废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下：

（1）加入Na₂CO₃溶液时，确认Ni^2＋已经完全沉淀的实验方法是                 。
（2）已知K_sp[Ni(OH)₂]＝2×10^－15，欲使NiSO₄溶液中残留c(Ni^2＋)≤2×10^－5 mol·L^－1，调节pH的范围是                 。
（3）写出在空气中加热Ni(OH)₂制取NiOOH的化学方程式：                   。
（4）若加热不充分，制得的NiOOH中会混有Ni(OH)₂，其组成可表示为xNiOOH·yNi(OH)₂。现称取9.18 g样品溶于稀硫酸，加入100 mL 1.0 mol·L^－1 Fe^2＋标准溶液，搅拌至溶液清亮，定容至200 mL。取出20.00 mL，用0.010 mol·L^－1 KMnO₄标准溶液滴定，用去KMnO₄标准溶液20.00 mL，试通过计算确定x、y的值（写出计算过程）。涉及反应如下（均未配平）：
NiOOH＋Fe^2＋＋H^＋—Ni^2＋＋Fe^3＋＋H₂O  Fe^2＋＋MnO₄^－＋H^＋—Fe^3＋＋Mn^2＋＋H₂O

【化学与技术】钛铁矿的主要成分可表示为FeTiO₃（Ti 为+4 价），某钛铁矿中含FeTiO₃ 为76%。钛白粉在涂料、塑料、油墨、造纸等行业具有广泛的用途，钛白粉的主要成分为TiO₂。利用该钛铁矿生产钛白粉及绿矾的工艺流程如下：

（1）若钛铁矿与浓硫酸反应时Ti 的转化率为92%，操作Ⅰ~Ⅳ中Ti 的转化率均为96%，则1t 该矿石可生产钛白粉（TiO₂）              t （计算结果保留两位小数，下同），能否计算生成的绿矾（FeSO₄·7H₂O）的质量?                  （能则写出计算结果，不能则说明理由）。
（2）钛铁矿与硫酸的反应可表示为FeTiO₃+H₂SO₄ →TiOSO₄+X+H₂O（未配平）。其中X的化学式为           。
（3）操作Ⅰ的名称是             ，操作Ⅱ包括冷却结晶、                   。操作Ⅱ中加入铁粉的目的是                   （用离子方程式表示）。
（4）写出操作Ⅲ中TiOSO₄水解的化学方程式：                   。