高中化学晶格能的应用试题

工业生产Na₂S常用方法是无水芒硝(Na₂SO₄)一碳还原法，其流程示意图如下：

(1)若煅烧阶段所得气体为等物质的量的CO和CO₂。写出煅烧时发生的总反应方程式：______________________。
(2)用碱液浸出产品比用热水更好，理由是__________________。
(3)废水中汞常用硫化钠除去，汞的除去率与溶液pH和硫化钠实际用量与理论用量比值x的关系如图所示。为使除汞达到最佳效果，应控制条件是________________。

(4)取Na₂S(含少量NaOH)，加入到CuSO₄溶液中，充分搅拌，若反应后溶液pH＝4，此时溶液中c(S^2－)＝________mol·L^－1[已知：CuS的K_sp＝8.8×10^－36；Cu(OH)₂的K_sp＝2.2×10^－20(保留2位有效数字)]。
(5)纳米Cu₂O常用电解法制备，制备过程用铜棒和石墨棒做电极，Cu(NO₃)₂做电解液。电解生成Cu₂O应在________；该电极pH将________(填“升高”“不变”或“降低”)，用电极方程式解释pH发生变化的原因______________________。

红矾钠(重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇·2H₂O)是重要的基本化工原料，在印染工业、电镀工业和皮革工业中做辅助剂，在化学工业和制药工业中也可做氧化剂，应用领域十分广泛。实验室中红矾钠可用一种铬铁矿(主要成分：FeO·Cr₂O₃，还含有少量的Al₂O₃)通过以下过程来制取。

回答下列问题：
(1)步骤Ⅰ中反应化学方程式为4FeO₂·Cr₂O₃(s)＋8Na₂CO₃(s)＋7O₂(g)=8Na₂CrO₄(s)＋2Fe₂O₃(s)＋8CO₂(g)。
①在实验室，步骤Ⅰ应在________(填“陶瓷”或“铁”)坩埚中完成。
②在常温下该反应速率极慢，下列措施中能使反应速率增大的是________(填字母)。
A．将原料粉碎　B．增加纯碱的用量　C．升高温度
(2)步骤Ⅱ中NaOH的作用是________________________(用化学反应方程式表示)。
(3)步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为________；反应完成的标志是________。
(4)利用下面的复分解反应，将红矾钠与KCl固体按12物质的量之比混合溶于水后经适当操作可得到K₂Cr₂O₇晶体：Na₂Cr₂O₇＋2KCl=K₂Cr₂O₇＋2NaCl(已知：温度对氯化钠的溶解度影响很小，对重铬酸钾的溶解度影响较大)
基本实验步骤为①溶解；②________；③________；④冷却，结晶，再过滤得K₂Cr₂O₇晶体。其中③应在________(填“高温”或“低温”)条件下进行。

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__________________________________________。

钛铁矿的主要成分为FeTiO₃(可表示为FeO·TiO₂)，含有少量MgO、CaO、SiO₂等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂和磷酸亚铁锂LiFePO₄)的工业流程如图所示：

已知：FeTiO₃与盐酸反应的离子方程式为FeTiO₃＋4H^＋＋4Cl^－=Fe^2＋＋TiOCl₄^2—＋2H₂O
(1)化合物FeTiO₃中铁元素的化合价是________。
(2)滤渣A的成分是________。
(3)滤液B中TiOCl₄^2—转化生成TiO₂的离子方程式是________________。
(4)反应②中固体TiO₂转化成(NH₄)₂Ti₅O₁₅溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是________________________________。

(5)反应③的化学方程式是________________________。
(6)由滤液D制备LiFePO₄的过程中，所需17%双氧水与H₂C₂O₄的质量比是________。
(7)若采用钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)和磷酸亚铁锂(LiFePO₄)做电极组成电池，其工作原理为Li₄Ti₅O₁₂＋3LiFePO₄Li₇Ti₅O₁₂＋3FePO₄，该电池充电时阳极反应式是____________________。

柠檬酸亚铁(FeC₆H₆O₇)是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾(FeSO₄·7H₂O)通过下列反应制备：
FeSO₄＋Na₂CO₃=FeCO₃＋Na₂SO₄
FeCO₃＋C₆H₈O₇=FeC₆H₆O₇＋CO₂＋H₂O
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L^－1计算)。

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3^＋	1.1	3.2
Al^3^＋	3.0	5.0
Fe^2^＋	5.8	8.8

 
(1)制备FeCO₃时，选用的加料方式是________(填字母)，原因是_________________________________
a．将FeSO₄溶液与Na₂CO₃溶液同时加入到反应容器中
b．将FeSO₄溶液缓慢加入到盛有Na₂CO₃溶液的反应容器中
c．将Na₂CO₃溶液缓慢加入到盛有FeSO₄溶液的反应容器中
(2)生成的FeCO₃沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是_______________________________。
(3)将制得的FeCO₃加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80℃下搅拌反应。
①铁粉的作用是_____________________。
②反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是________________________________。
(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是__________________。

(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃)出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO₄·7H₂O晶体的实验步骤(可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液)：向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，________，得到FeSO₄溶液，________，得到FeSO₄·7H₂O晶体。

氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下：


提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO₂。
回答下列问题：
(1)反应②中除掉的杂质离子是__________，发生反应的离子方程式为__________；在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是________________。
(2)反应③的反应类型为____________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有______________。
(3)反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________。
(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO₃·xZn(OH)₂，取干燥后的滤饼11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g，则x等于__________。

利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe₃O₄胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图如下：

已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似，请回答下列问题：
(1)用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有________。

A．去除油污

B．溶解镀锌层

C．去除铁锈

D．钝化

(2)调节溶液A的pH可产生Zn(OH)₂沉淀，为制得ZnO，后续操作步骤是________。
(3)由溶液B制取Fe₃O₄胶体粒子的过程中，须持续通入N₂，其原因是
_______________________________________________________________
(4)Fe₃O₄胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离？__________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________。
(5)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定产物Fe₃O₄中的二价铁含量。若需配制浓度为0.010 00 mol·L^－1的K₂Cr₂O₇标准溶液250 mL，应准确称取________ g K₂Cr₂O₇(保留4位有效数字，已知MK₂Cr₂O₇＝294.0 g·mol^－1)。配制该标准溶液时，下列仪器中不必要用到的有________(用编号表示)。
①电子天平　②烧杯　③量筒　④玻璃棒
⑤容量瓶 ⑥胶头滴管　⑦移液管
(6) 滴定操作中，如果滴定前装有K₂Cr₂O₇标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，而滴定结束后气泡消失，则测定结果将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO₃，含少量FeCO₃)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

(1)MgCO₃与稀硫酸反应的离子方程式为_______________________________________
(2)加入H₂O₂氧化时，发生反应的化学方程式为____________________________
(3)滤渣2的成分是________(填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应：
2MgSO₄＋C2MgO＋2SO₂↑＋CO₂↑
MgSO₄＋CMgO＋SO₂↑＋CO↑
MgSO₄＋3CMgO＋S↑＋3CO↑
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。

①D中收集的气体是________(填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是________(填字母)。
a．NaOH溶液  b．Na₂CO₃溶液c．稀硝酸  d．KMnO₄溶液
③A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应，产物中元素的最高价态为＋4，写出该反应的离子方程式：____________________。

碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防治碘缺乏病，KI、KIO₃曾先后用于加碘盐中。
(1)工业上可以通过铁屑法生产KI，其工艺流程如下：

①反应Ⅰ生成铁与碘的化合物，若该化合物中铁元素与碘元素的质量比为21∶127，则加入足量碳酸钾时，反应Ⅱ的化学方程式为____________________。
②操作A包括__________________；用冰水洗涤的目的是__________________。
(2)KIO₃可以通过H₂O₂氧化I₂先制得HIO₃，然后再用KOH中和的方法进行生产。
①烹饪时，含KIO₃的食盐常在出锅前加入，其原因是_____________________________
②若制得1 284 kg KIO₃固体，理论上至少需消耗质量分数为30%的双氧水________ kg。
③KIO₃还可通过下图所示原理进行制备。电解时总反应的离子方程式为____________。若忽略溶液体积的变化，则电解结束后阴极区的pH与电解前相比________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO₂的工艺流程如下：

有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Pb(OH)2	Mn(OH)2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2	8.0	8.3
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7	8.8	9.8

 
请回答下列问题：
(1)酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是__________________。
(2)酸浸后的溶液中含有Mn^2＋、SO₄^2—，另含有少量Fe^2＋、Fe^3＋、Al^3＋、Cu^2＋、Pb^2＋等，其除杂过程如下：
①加入MnO₂将Fe^2＋氧化，其离子反应方程式为__________________________。
②加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，其主要目的是
_____________________________________________________________。
③加入BaS，除去Cu^2＋、Pb^2＋后，再加入NaF溶液，除去______________________。
(3)从溶液A中回收的主要物质是________________，该物质常用作化肥。
(4)MnO₂粗品中含有少量Mn₃O₄，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO₄和MnO₂，然后再用氧化剂将Mn^2＋转化为MnO₂，制得优质MnO₂。写出Mn₃O₄与稀硫酸反应的化学方程式：______________________________。

I．利用含锰废水（主要含Mn²⁺、SO、H⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Cu²⁺）可制备高性能磁性材料碳酸锰（MnCO₃）。其中一种工业流程如下：

已知某些物质完全沉淀的pH如下表：

回答下列问题：
（1）过程②中，所得滤渣的主要成分是                            。
（2）过程③中，发生反应的离子方程式是                                     。
（3）过程④中，若生成的气体J可使澄清石灰水变浑浊，则生成MnCO₃的反应的离子方程式是                                                                             。
（4）由MnCO₃可制得重要的催化剂MnO₂：2MnCO₃+O₂=2MnO₂+2CO₂。
现在空气中加热460．0 g MnCO₃，得到332．0 g产品，若产品中杂质只有MnO，则该产品中MnO₂的质量分数是           （用百分数表示，小数点后保留1位）。
Ⅱ．常温下，浓度均为0．1 mol／L的下列六种溶液的pH如下表：

（1）上述盐溶液中的阴离子，结合H⁺能力最强的是                     。
（2）根据表中数据判断，浓度均为0．0l mol／L的下列物质的溶液中，酸性最强的是
（填序号）。
A．HCN     B．HC1O      C．C₆H₅OH      D．CH₃ COOH    E．H₂ CO₃
（3）据上表数据，请你判断下列反应不能成立的是        （填序号）。
A．HCN+ Na₂ CO₃=NaHCO₃+NaCN
B．CH₃ COOH+NaCN=CH₃ COONa+HCN
C．CO₂ +H₂O+2C₆ H₅ONa=Na₂ CO₃ +2C₆ H₅OH
D．CH₃ COONa+HClO=NaClO十CH₃ COOH

工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：

某软锰矿的主要成分为MnO₂，还含有Si（16．27%）、Fe（5．86%）、Al（3．42%）、Zn（2．68%）和Cu（0．86%）等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表。

回答下列问题：
（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO₂还原为MnSO₄，酸浸时发生的主要反应的离子方程式为                     。
（2）调节pH时不用氢氧化钠原因是：          ，理论上，调节pH的最小值为         ，滤渣B的主要成分是             。
（3）加入MnS的目的是除去                杂质。
（4）碱性锌锰电池中，MnO₂参与的电极反应方程式为                。回收废旧碱性锰电池中的锰，可向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止，其主要反应为：2MnO（OH）+MnO₂ +2H₂C₂O₄ +3H₂SO₄=3MnSO₄ +4CO₂ ↑+6H₂O，该方法的优点是                    。

TiO₂既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。
（1）实验室利用反应TiO₂（s）+2CCl₄（g）=TiCl₄（g）+CO₂（g），在无水无氧条件下，制取TiCl₄实验装置示意图如下  

有关性质如下表   

物质	熔点/℃	沸点/℃	其它
CCl4	-23	76	与 TiCl4互溶
TiCl4	-25	136	遇潮湿空气产生白雾

 
仪器A的名称是____     ，装置E中的试剂是          。反应开始前必须进行的操作是____     ；反应结束后的操作包括：①停止通氮气②熄灭酒精灯③冷却至室温。正确的顺序为____     （填序号）。欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是          。
（2）工业上由钛铁矿（FeTO₃）（含Fe₂O₃、SiO₂等杂质）制备TiO₂的有关反应包括：
酸溶：FeTiO₃（s）+2H₂SO₄（aq）    FeSO₄（aq）+TiOSO₄（aq）+2H₂O（1）
水解；TiOSO₄（aq）+2H₂O（1）    H₂T1O₃（s）+H₂SO₄（aq）
简要工艺流程如下：

①试剂A为            。钛液I需冷却至70℃左右，若温度过高会导致产率降低，原因是          。
②取少量酸洗后的H₂TiO₃，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H₂O₂后出现微红色，说明H₂TiO₃中存在的杂质离子是____        ，写出其中发生氧化还原反应的离子方程式____    。这种H₂TiO₃即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO₂也会发黄，发黄的杂质是____         （填化学式）。

Ⅰ.某实验A小组设计生产亚氯酸钠（NaClO₂）的主要流程如图，

已知NaClO₂是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染工业。它在碱性环境中稳定存在。
（1）双氧水的电子式为           ，装置Ⅰ中发生反应的还原剂是　　　　　（填化学式）。
（2）A的化学式是　　 　，装置Ⅲ电解池中A在　　　极区产生，若装置Ⅲ中生成气体a为 11.2 L(标准状况)，则理论上通过电解池的电量为　　　             （已知法拉第常数F="9.65×l" 0⁴C· mol^-1)。
（3）装置Ⅱ中反应的离子方程式是　　　　　                        　　　 。
Ⅱ．某实验B小组测定金属锡合金样品的纯度（仅含少量锌和铜，组成均匀），将样品溶于足量盐酸: Sn+ 2HCl=SnCl₂+H₂↑，过滤，洗涤。将滤液和洗涤液合并再加过量的FeCl₃溶液。最后可用一定浓度的K₂Cr₂O₇酸性溶液滴定生成的Fe²⁺，此时还原产物为Cr³⁺。现有锡合金试样1.23g，经上述反应、操作后，共用去0.200mol/L的K₂Cr₂O₇的酸性溶液15.00mL。
（4） 列式计算样品中锡的质量分数。
（5）用上述样品模拟工业上电解精炼锡，如图：

b极发生电极反应式      ，当得到11.90g纯锡时，电解质溶液质量减轻0.54g，则锡合金质量减少_______ g（结果保留一位小数）。

电镀污泥中含有Cr(OH)₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物质,工业上通过“中温焙烧—钠氧化法”回收Na₂Cr₂O₇等物质。

已知:在Na₂CrO₄溶液中含有少量NaAlO₂、Na₂ZnO₂等物质
(1)水浸后的溶液呈　　　　性(填“酸”、“碱”或“中”)。 
(2)完成氧化焙烧过程中生成Na₂CrO₄的化学方程式。
　　　　Cr(OH)₃+　　　　Na₂CO₃+　　　　　　　　　　Na₂CrO₄+　　　　CO₂+　　　　　　 
(3)滤渣Ⅱ的主要成分有Zn(OH)₂、　　　　。 
(4)“系列操作”中为:继续加入H₂SO₄,　　　　,冷却结晶,过滤。继续加入H₂SO₄目的是　         。 
已知:①除去滤渣II后,溶液中存在如下反应:
2CrO₄^2—+2H⁺Cr₂O₇^2—+H₂O
②Na₂Cr₂O₇、Na₂CrO₄在不同温度下的溶解度如下表

温度 溶解度 化学式	20 ℃	60 ℃	100 ℃
Na2SO4	19.5	45.3	42.5
Na2Cr2O7	183	269	415
Na2CrO4	84	115	126

(5)工业上还可以在水浸过滤后的溶液(Na₂CrO₄)加入适量H₂SO₄,用石墨作电极电解生产金属铬,写出生成铬的电极反应方程式　                        。