高中化学晶格能的应用试题

［化学——选修2：化学与技术］(15分)最近的研究发现，复合氧化物铁酸锰(MnFe₂O₄)可以用于热化学循环分解水制氢，因而受到许多发达国家的青睐。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的质量之比应为______。
（2）步骤二中“连续搅拌”的目的是___________________________________________；
步骤三中洗涤干净的标准_____________________________________________。
（3）利用MnFe₂O₄热化学循环制氢的反应可表示为
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＝0.6，则MnFe₂O_4－x中Fe^2＋占全部铁元素的百分率为_______。
②该热化学循环新氢法的优点有____________________________(答两点即可)。
③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_____________。

纳米材料二氧化钛(TiO₂)具有很高的化学活性，可做性能优良的催化剂。
（1）工业上二氧化钛的制备是：
I．将干燥后的金红石(主要成分TiO₂,主要杂质SiO₂)与碳粉混合装入氯化炉中，在高温下通入Cl₂,制得混有SiCl₄杂质的TiCl₄。
II．将混有SiCl₄杂质的TiCl₄分离，得到纯净的TiCl₄。
III．在TiCl₄中加水、加热，水解得到沉淀TiO₂•xH₂O。
IV．TiO₂·xH₂O高温分解得到TiO₂。
①TiCl₄与SiCl₄在常温下的状态是_______。II中所采取的操作名称_______。

②如实验IV中，应将TiO₂.xH₂O放在_______(填仪器编号)中加热。
（2）据报道：“生态马路”是在铺设时加入一定量的TiO₂,TiO₂受太阳光照射后，产生的电子被空气或水中的氧获得，生成H₂O₂,其过程大致如下：
a．O₂→2O        b．O+H₂O→2OH(羟基)        c．OH+OH→H₂O₂
①b中破坏的是       （填“极性共价键”或“非极性共价键”）。
②H₂O₂能清除路面空气中的等，其主要是利用了H₂O₂的      （填“氧化性”或“还原性”）。
（3）过氧化氢是重要的化学试剂，它的水溶液又称为双氧水，常用作消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液，准确测定了过氧化氢的含量。
请填写下列空白：
①取10.00 mL密度为ρg/mL的过氧化氢溶液稀释至250 mL。取稀释后的过氧化氢溶液25.00mL至锥形瓶中，加入稀硫酸酸化，用蒸馏水稀释，作被测试样。
用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样，其反应的离子方程式如下，请将相关物质的化学计量数配平及化学式填写在方框里。
MnO+    H₂O₂+   H⁺=    Mn²⁺+    H₂O+
②滴定时，将高锰酸钾标准溶液注入酸式滴定管中。滴定到达终点的现象是_________________。
③若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果________（填“偏高”或“偏低”或“不变”）。
④重复滴定三次，平均耗用C mol/L KMnO₄标准溶液 V mL,则原过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为______________。（用分数表示）

(12分)利用铝灰(主要成分为Al、Al₂O₃、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)₂Cl]的一种工艺如下：

（1）气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃水解生成A的化学方程式为____________。“水解”采用90℃而不在室温下进行的原因是____。
（2）“酸溶”时，Al₂O₃发生反应的离子方程式为____。
（3）“氧化”时，发生反应的离子方程式为____。
（4）“废渣”成分为________(填化学式)。
（5）采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是____。

用软锰矿（主要成分为MnO₂）生产高锰酸钾产生的锰泥中，还含有18％的MnO₂、3％的KOH（均为质量分数），及少量Cu、Pb的化合物等，用锰泥可回收制取MnCO₃，过程如下图：

（1）锰泥中加入H₂SO₄、FeSO₄混合溶液，反应的离子方程式是__________。
（2）经实验证明：MnO₂稍过量时，起始H₂SO₄、FeSO₄混合溶液中c（H^＋）／<0.7时，滤液1中能够检验出有Fe；≥0.7时，滤液1中不能检验出有Fe^2＋。
①检验Fe^2＋是否氧化完全的实验操作是__________。
②生产时H₂SO₄、FeSO₄混合溶液中c（H^＋）／c（Fe^2＋）控制在0.7～1之间，不宜过大，请从节约药品的角度分析，原因是__________。
若c（H^＋）／c（Fe^2＋）>1，调节c（H^＋）／c（Fe^2＋）到0.7～1的方法是__________。
（3）写出滤液2中加入过量NH₄HCO₃反应的离子方程式__________。
（4）上述过程锰回收率可达95％，若处理1740 kg的锰泥，可生产MnCO₃__________kg（已知相对分子质量：MnO₂ 87；MnCO₃ 115）。

用湿法制磷酸副产品氟硅酸（H₂SiF₆ ）生产无水氟化氢的工艺如下图所示：

已知：氟硅酸钾（K₂SiF₆）微酸性，有吸湿性，微溶于水，不溶于醇。在热水中水解成氟化钾、氟化氢及硅酸。
（1）写出反应器中的化学方程式：
（2）在实验室过滤操作中所用的玻璃仪器有：                           ；
在洗涤氟硅酸钾（K₂SiF₆）时常用酒精洗涤，其目的是：                    ；
（3）该流程中哪些物质可以循环使用：                          (用化学式表达)
（4）氟化氢可以腐蚀刻画玻璃，在刻蚀玻璃过程中也会生成H₂SiF₆ ，试写出该反应方程式：        ；
（5）为了测定无水氟化氢的纯度，取标况下的气体产物2.24L，测得质量为3.1g，并将气体通入含足量的Ca(OH)₂ 溶液中，得到5.85gCaF₂沉淀，则无水氢氟酸质量分数为：       。（保留2位有效数字）通过计算结果，试解释，为什么标况下2.24L产物的质量远远大于2.0g，               。

【化学—选修2化学与技术】实验室里用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制备硫酸、聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO₄·7H₂O），其过程如下：

请回答下列问题：
（1）过程①中，加快反应速率的方法有           。FeS和O₂、H₂SO₄反应的化学方程式是____________。
（2）过程②中产生的气体可用于氧化产生硫酸，为使SO₂尽快、尽多的转化为SO₃，可采取的措施是_____（填字母）
A．高温、高压    B．适当温度、催化剂   
C．通入过量的氧气    D．低温、低压
产生的尾气会对大气造成污染，可选用下列试剂中的_________吸收（填字母）。
A．浓H₂SO₄      B．蒸馏水     C．NaOH溶液       D．浓硝酸
（3）过程③中，需要加入的物质名称是_______。反应的离子方程式是________。
（4）过程④中的实验操作是__________________________。
（5）过程⑥中，将溶液Z加热到70~80℃，目的是__________________________。
（6）实验室为测定所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验：①用天平称取样品5．35g；②将样品溶于足量硝酸酸化后，再加入足量的氯化钡溶液；③过滤、洗涤、干燥，称量，得固体质量为6．99g。若该聚铁主要成分为[Fe(OH) SO₄]_n，则该聚铁中铁元素的质量分数为_____________（精确至0．01%）。

铜工业上回收利用某合金废料（主要含Fe、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活泼金属）的工艺流程如下：

（1）金属M为           ，操作1中需要的主要玻璃仪器是玻璃棒、______、______。
（2）加入新制氯水的的作用是（用离子方程式表示）      __________              。滤渣D的主要成分是         （填化学式）。
（3）充分焙烧的化学方程式为              。如下图所示，焙烧操作中的一处错误是_________。

（4）已知Li₂CO₃微溶于水，其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。则操作2中得到固体C的实验操作是：蒸发浓缩、            ，洗涤、干燥。90℃时Ksp（Li₂CO₃）的值为            。

温度/℃	10	30	60	90
浓度/mol・L^－1	0．21	0．17	0．14	0．10

 

工业上回收利用某合金废料（主要含Fe、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活泼金属）的工艺流程如下：

（1）金属M为            ，操作1为               。

（2）加入H₂O₂的作用是（用离子方程式表示）                ，加入氨水的作用是               。
（3）充分焙烧的化学方程式为                                                      。
（4）已知Li₂CO₃微溶于水，其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。90℃时Ksp（Li₂CO₃）的值为                   。

温度/℃	10	30	60	90
浓度/mol・L^－1	0.21	0.17	0.14	0.10

（5）用惰性电极电解熔融Li₂CO₃制取锂，阳极生成两种气体，则阳极的电极反应式为                。

孔雀石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，还含少量铁的化合物和硅的化合物。以孔雀石为原料可制备CuCl₂·3H₂O及纯碱，流程如下图。

且知：溶液A只含Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺三种金属离子，且三种离子沉淀的pH如下表所示。回答下列问题：

金属离子	Fe^3+	Fe^2+	Cu^2+
PH	氢氧化物开始沉淀	1.9	7.0	4.7
氢氧化物完全沉淀	3.2	9.0	6.7

（1）孔雀石研磨的目的是                                                             。
（2）孔雀石的主要成分与足量稀硫酸反应的化学方程式为                                 。
（3）使用上图中“试剂1”的目的是将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，试剂B宜选用    （填选项序号）。
A．酸性KMnO₄溶液        B．双氧水        C．浓硝酸          D．氯水
（4）加入CuO作用是调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离。则pH的范围为                。
（5）气体E、F与饱和食盐水作用生成H和G时，E和F应按一定先后顺序通入饱和食盐水中，其中，应先通入气体是                 （填代号及对应物质的化学式）。
（6）由溶液C获得CuCl₂·3H₂O，需要经过          、          、过滤等操作。
（7）已知：常温下Cu(OH)₂的Ksp=2×10^－20。计算Cu²⁺+2H₂OCu(OH)₂+2H⁺反应平衡常数        。

【化学—选修2化学与技术】(15分）
氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu^2＋、Fe^3＋)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下：

金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。

【已知：金属离子浓度为1 mol·L^－1时，Fe(OH)₃开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0，Cu(OH)₂开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】
请回答下列问题：
（1）酸浸时发生反应的离子方程式是________；析出CuCl晶体时的最佳pH在_______左右。
（2）铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为________________。
（3）析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是_____________________________________。
（4）产品滤出时所得滤液的主要分成是________，若想从滤液中获取FeSO4·7H₂O晶体，还需要知道的是__________________。
（5）若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜，试写出该反应的化学方程式：____________________。为提高CuCl的产率，常在该反应体系中加入稀碱溶液，调节pH至3.5。这样做的目的是_____________。

【化学—选修2：化学与技术】
近年来，为提高能源利用率，西方提出共生理念——为提高经济效益，人类生产活动尽可能多功能化。共生工程将会大大促进化学工业的发展。
（1）由于共生工程的应用，利用发电厂产生的SO₂制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO₂＋O₂＋2H₂O＝2H₂SO₄，该电池电动势为1.06V。实际过程中，将SO₂通入电池的   极（填“正”或“负”），负极反应式为            ；用这种方法处理SO₂废气的优点是          。
（2）以硫酸工业的SO₂尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下：

①生产中，向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是          。
②下列有关说法正确的是              (填序号)。

A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙

B．反应III中发生反应的化学方程式为CaSO4＋4CCaS＋4CO↑

C．反应IV需控制在60～70℃，目的之一是减少碳酸氢铵的分解

D．反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥

③反应V中选用了40%的乙二醇溶液做溶剂，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液做溶剂的原因是                                。
④（NH₄)₂SO₃可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式                     。

硫酸亚锡（SnSO₄）是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业。某研究小组设计SnSO₄制备路线如下：

查阅资料：
Ⅰ．酸性条件下，锡在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺两种主要存在形式，Sn²⁺易被氧化。
Ⅱ．SnCl₂易水解生成碱式氯化亚锡,Sn相对原子质量为119
回答下列问题：
（1）锡原子的核电荷数为50，锡元素在周期表中的位置是       。
（2）操作Ⅰ是       。
（3）SnCl₂粉末需加浓盐酸进行溶解，请用平衡移动原理解释原因      。
（4）加入Sn粉的作用有两个：①调节溶液pH ②       。
（5）反应Ⅰ得到沉淀是SnO，得到该沉淀的离子反应方程式是       。
（6）酸性条件下，SnSO₄还可以用作双氧水去除剂，发生反应的离子方程式是       。
（7）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度（杂质不参与反应）：
①将试样溶于盐酸中，发生的反应为：Sn + 2HCl===SnCl₂ + H₂↑；
②加入过量的FeCl₃；
③用已知浓度的K₂Cr₂O₇滴定生成的Fe²⁺，发生的反应为：
6FeCl₂ + K₂Cr₂O₇ + 14HCl ===6FeCl₃ + 2KCl + 2CrCl₃ +7H₂O
取1.226 g锡粉，经上述各步反应后，共用去0.100 mol/L K₂Cr₂O₇溶液32.0ml。锡粉中锡的质量分数是        。

高铁酸盐是一种强氧化剂，在能源、环保等方面均有广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸钾的原理如表所示：

湿法	强碱介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应得到紫红色高铁酸盐溶液
干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸钾(K2FeO4)和KNO2等产物

（1）某工厂用湿法制备高铁酸钾的流程如图所示：

①反应I的化学方程式为            。
②反应Ⅱ的离子方程式为            。
③已知25℃时Fe(OH)₃的K_sp=4.0×10^—38，反应Ⅱ后的溶液中c(Fe³⁺)=4.0×10^—5mol·L^—1．则需调整pH= 时，开始生成Fe(OH)₃沉淀(不考虑溶液体积的变化)。
（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠溶液中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾。
①已知高铁酸钠和水反应，有Fe(OH)₃和O₂生成，则高铁酸钠的氧化性比O₂    (填“强”或“弱”)。
②由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠      (填“大”或“小”)。
（3）高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为        。
（4）干法制备K₂FeO₄的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为       。

(14分)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NiSO₄。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）产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeS0₄·7H₂0)，其原因可能是              (写出一点即可)。
（6）NiS0₄·7H₂0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       。

近年来，为提高能源利用率，西方提出共生系统。特指为提高经济效益，人类生产活动尽可能多功能化。共生工程将会大大促进化学工业的发展。
（1）由于共生工程的应用，利用发电厂产生的SO₂制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO₂＋O₂＋2H₂O＝2H₂SO₄，该电池电动势为1.06V。实际过程中，将SO₂通入电池的           极（填“正”或“负”），负极反应式为                。用这种方法处理SO₂废气的优点是                    。
（2）以硫酸工业的SO₂尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下：

①生产中，向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是               。
②下列有关说法正确的是                       。

A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙

B．反应III中发生反应的化学方程式为CaSO4＋4CCaS＋4CO↑

C．反应IV需控制在60～70℃,目的之一是减少碳酸氢铵的分解

D．反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥

③反应V中选用了40%的乙二醇溶液，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液原因是                                           。
④（NH₄)₂SO₃可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式                     。