高中化学晶格能的应用试题

碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域，以锂辉石（主要成分为LiAlSi₂O₆）为原材料制备Li₂CO₃的工艺流程如下：

已知①2LiAlSi₂O₆+H₂SO₄Li₂SO₄+Al₂O₃·4SiO₂•H₂O
②Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Mg²⁺以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的PH分别为3.2、4.7、9.0和11.1
③某些物质的溶解度（S）如下表

请回答下列问题：
（1）锂辉石用浓硫酸浸取之前要粉碎成细颗粒的目的是                 。
（2）滤液a中含有Li⁺、SO₄^2-,另含有Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、 Mg²⁺  、Ca²⁺  、Na⁺等杂质，步骤Ⅱ需在搅拌下加入石灰石以调节溶液的PH到6.0—6.5，此时沉淀的杂质离子有             ；石灰石调节溶液PH的原理的离子方程式为                        。
（3）步骤Ⅱ在滤液a中加入的除杂剂依次为适量的H₂O₂溶液，石灰乳和Na₂CO₃溶液，发生氧化还原反应的离子方程式为                                  。
（4）步骤Ⅲ中加入饱和Na₂CO₃溶液过滤后需要用热水洗涤的原因是                 。
（5）从滤液c中可回收的主要物质是                 。

亚氯酸钠(NaC1O₂)是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖，油脂的漂白与杀菌．以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：①NaC1O₂的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaC1O₂·3H₂O．
②纯C1O₂易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全．
I．请根据上述流程回答下列问题
（1）发生器中鼓入空气的作用可能是                                       
（2）吸收塔内的反应的化学方程式为         ．吸收塔的温度不能超过20℃，其目的是       ．
（3）在碱性溶液中NaC1O₂比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单实验方法是                             ．
（4）从滤液中得到NaC1O₂·3H₂O粗晶体的实验操作依次是                    ．
II．上述流程中的原料NaC1O₃可由氯气通入热的烧碱溶液后重结晶就得到比较纯净的产品，所以通常工厂联合氯碱车间制备．
（1）氯碱工业中的原料为       ，原料需要净化的原因是                ，阳极产品为      
（2）工业生产NaC1O₃的化学方程式为                                                      

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）加Na₂S的目的是除去铜、锌等杂质，请写出除去Cu²⁺的离子方程式__________ __________
（2） 加6%的H₂O₂时，温度不能过高，是因为：  _____         ________ 。
（3） 除铁方法：用H₂O₂充分氧化后，再用NaOH控制pH值3～4范围内生成氢氧化铁沉淀。在上述方法中，氧化剂可用NaClO₃代替，请写出用氯酸钠氧化Fe²⁺的离子方程式为：___________________________________________________________________________
（4）上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是：　           　。（填化学式）
（5）操作Ⅰ包括以下过程：过滤，用          （填试剂化学式）溶解，         ，洗涤获得产品。

铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛．研究铁及其化合物的应用意义重大．
I．水体的净化和污水的处理与铁及其化合物密切相关．
（1）自来水厂常用高铁酸钠（Na₂FeO₄）改善水质．简述高铁酸钠用于杀菌消毒同时又起到净水作用的原理　                                                       　．
（2）碱式硫酸铁[Fe（OH）SO₄]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血．工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：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	Al（OH）3
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

 
回答下列问题：
①写出反应I中主要发生的氧化还原反应的离子方程式　                       　．
②加入少量NaHCO₃的目的是调节溶液pH，应控制pH的范围为　            　．
③在实际生产中，反应II常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，若通入5.6L O₂（标准状况），则相当于节约NaNO₂的质量为　    　g．
④碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe（OH）]²⁺离子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺聚合离子．该水解反应的离子方程式为　                                     　．
II铁的化合物也是制备高能锂电池的重要原料．已知磷酸亚铁锂电池总反应为：FePO₄+LiLiFePO₄，电池中的固体电解质可传导Li⁺．试写出该电池充电时的阳极反应式　                                                    　．

高铁酸钾（K₂FeO₄）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：①2KOH + Cl₂ =" KCl" + KClO + H₂O（条件：温度较低）
②6KOH + 3Cl₂ =" 5KCl" + KClO₃ + 3H₂O（条件：温度较高）
（1）该生产工艺应在             （填“温度较高”或“温度较低”）情况下进行；
（2）写出工业上制取Cl₂的化学方程式                                            ；
（3）在“反应液I”中加KOH固体的目的是                             ：
（4）加入硝酸铁溶液生成反应液Ⅱ的化学方程式：                                
（5）从“反应液Ⅱ”中分离出K₂FeO₄后，会有副产品                            （写化学式），它们都是重要的化工产品，具体说出其中一种物质的用途             。
（6）将适量K₂FeO₄溶解于pH＝4.74的溶液中，配制成c(FeO₄^2－) ＝1.0 mmol·L^－1的试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，测定c(FeO₄^2－)的变化，结果见图。该实验的目的是            ；发生反应的△H      0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的流程图：

已知：①4FeO·Cr₂O₃+ 8Na₂CO₃+ 7O₂8Na₂CrO₄ + 2 Fe₂O₃ + 8CO₂↑；
②Na₂CO₃ + Al₂O₃2NaAlO₂ + CO₂↑；③Cr₂O₇^2－+ H₂O2CrO₄^2－ + 2H⁺
根据题意回答下列问题：
（1）固体X中主要含有_________（填写化学式）；要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，应该使用__________（填写仪器或试剂名称）。
（2）酸化步骤用醋酸调节溶液pH<5，其目的是_________________________________。
（3）操作Ⅲ有多步组成，获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、      、过滤、_______、干燥。
（4）下表是相关物质的溶解度数据，操作Ⅲ发生反应的化学方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl →K₂Cr₂O₇↓+2NaCl。

物质	溶解度/(g/100g水)
0°C	40°C	80°C
KCl	28	40.1	51.3
NaCl	35.7	36.4	38
K2Cr2O7	4.7	26.3	73
Na2Cr2O7	163	215	376

 
该反应在溶液中能发生的理由是_______________。
（5）副产品Y主要含氢氧化铝，还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质，精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是称取n g样品，加入过量______（填写试剂）、溶解、过滤、再______（填写试剂）、灼烧、冷却、称量，得干燥固体m g 。计算样品中氢氧化铝的质量分数为_________（用含m、n的代数式表示）。

亚氯酸钠（NaClO₂）是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：①NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO₂•3H₂O。
②纯ClO₂易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10％以下安全。
③160 g/L NaOH溶液是指160 gNaOH固体溶于水所得溶液的体积为1L。
（1）160 g/L NaOH溶液的物质的量浓度为         。若要计算该溶液的质量分数，还需要的一个条件是            （用文字说明）。
（2）发生器中鼓入空气的作用可能是  （选填序号）。
a．将SO₂氧化成SO₃，增强酸性；     b．稀释ClO₂以防止爆炸；
c．将NaClO₃氧化成ClO₂
（3）吸收塔内的反应的离子反应方程式为              。
吸收塔的温度不能超过20℃，其目的是                           。
（4）在碱性溶液中NaClO₂比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单实验方法是                                。
（5）吸收塔中为防止NaClO₂被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中。除H₂O₂外，还可以选择的还原剂是       （选填序号）。
a．Na₂O₂             b．Na₂S              c．FeCl₂
（6）从滤液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶体的实验操作依次是  （选填序号）
a．蒸馏      b．蒸发    c．灼烧     d．过滤      e．冷却结晶
要得到更纯的NaClO₂•3H₂O晶体必须进行的操作是      （填操作名称）

某化学兴趣小组利用某废弃的氧化铜锌矿制取活性ZnO实验流程如下：

请回答下列问题：
（1）加入铁粉后发生反应的离子方程式为_________________________________。
（2）甲、乙两同学选用下列仪器，采用不同的方法制取氨气。

①甲同学使用的药品是熟石灰与氯化铵，则应选用装置_______（填写装置代号），生成氨气的化学方程式为____________________________________________________________________________；
②乙同学选用了装置B，则使用的两种药品的名称为_______________。
（3）H₂O₂的作用是____________________________________________________。
（4）除铁过程中得到的Fe(OH)₃可用KClO溶液在碱性环境将其氧化得到一种高效的多功能水处理剂（K₂FeO₄），该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________。
（5）已知溶液a中含有CO₃^2－、SO₄^2－两种酸根阴离子，若只允许取用一次样品，检验这种离子存在的实验操作过程为_______________________________________________________________________。

工业上利用硫酸渣（含Fe²⁺、Fe³⁺的硫酸盐及少量CaO和MgO）制备高档颜料铁红(Fe₂O₃ )和回收(NH₄)₂SO₄，具体生产流程如下：

回答下列问题：
（1）在废渣溶解操作时，为了加速废渣溶解的措施是：___________________、__________________（任写两点）
（2）物质A是一种氧化剂
①工业上最好选用         （填序号）

A．空气

B．Cl2

C．MnO2

D．H2O2，

②简述工业上这样选择A的理由是           、________________（任意答2条）。
③写出A参与反应的离子方程式为__________________________________________
（3根据下图有关数据，你认为工业上氧化操作时应控制的条件是__________________。

（4）往铵黄铁矾溶液(含Fe³⁺)中加入溶液B至pH为5时产生沉淀，请写出产生沉淀的离子方程式：_______________________________________________________。
（5）写出铵黄铁矾晶体溶于适量蒸馏水中，往其中加入过量Ba(OH)₂溶液，发生反应的离子方程式为：_____________________________________________________
（6）回收所得的(NH₄)₂SO₄晶体可能含有的杂质是：___________________________

硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO₃，并含少量的Fe₂O₃、FeCO₃MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：

(1）将菱锌矿研磨成粉的目的是_____。
(2）完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：
□Fe(OH)₂+□____+□_____==□Fe(OH)₃+□Cl^-
(3)针铁矿（Goethite）是以德国诗人歌德（Goethe）名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是_______。
(4）根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为______。

	Mg(OH)2	Zn(OH)2	MgCO3	CaCO3
开始沉淀的pH[来源	10．4	6．4	—	—
沉淀完全的pH	12．4	8．0	—	—
开始溶解的pH	—	10．5	—	—
Ksp	5．6×	—	6．8×	2．8×

 
（5）工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是______（选填序号）。
a．大理石粉b．石灰乳c．纯碱溶液d．烧碱溶液
(6）“滤液4”之后的操作依次为______、_______、过滤，洗涤，干燥。
(7）分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO₃的质量分数不低于________。

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。其制备流程如下：

试回答下列问题
（1）反应器中，NaOH、NaClO、Fe(NO₃)₃发生反应生成Na₂FeO₄，完成并配平下列离子反应方程式：
□Fe³⁺+□ClO^─+□OH^─ ==□FeO₄^2─+□Cl^─+□___________
（2）次氯酸钠浓度对高铁酸钾产率有一定影响，当NaClO浓度为298g/L时，高铁酸钠的产率最高，此时NaClO的物质的量浓度为_______________。
（3）你认为操作①能够发生转化的原因是__________，慢慢滴加的原因的是___________。
（4）操作②如果温度过高会造成高铁酸钾的分解，高铁酸钾受热分解时生成金属氧化物和氧气，该反应的化学方程式为__________________。
（5）可以用电化学法制取Na₂FeO₄，其装置如图所示，则阳极的电极反应式为                      ；
阴极的电极反应式为______________；电解一段时间后溶OH^─的浓度会_________(填“升高”、“降低”
或“不变”)。

现代社会中铜在不同领域有广泛的应用。某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石（SiO₂)，现采用酸浸法从矿石中提取铜，其工艺流程图如下。其中铜的萃取（铜从水层进入有机层的过程）和反萃取（铜从有机层进入水层的过程）是现代湿法炼铜的重要工艺手段。

已知：反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。回答下列问题：
(1）矿石用稀硫酸处理过程中发生多步反应，除了发生Cu₂O+2H⁺＝Cu²⁺+Cu+H₂O和Fe₂O₃+6H⁺＝2Fe³⁺+3H₂O反应外，其它反应的离子方程式为____________________________________________。
(2)检验滤液中是否含有Fe³⁺的方法是____________________________________________________。
(3)“循环I”经多次循环后的水层1不能继续循环使用，但可分离出一种重要的硫酸盐，若水层1暴露在空气中一段时间后，可以得到另一种重要的硫酸盐，写出水层l暴露在空气中发生反应的离子方程式________                                                             _____________。
(4）写出电解过程中阳极（惰性电极）发生反应的电极反应式 __________________。
(5)“循环Ⅲ”中反萃取剂的主要成分的化学式是________________。
(6) 黄铜矿（主要成分CuFeS₂）是提取铜的主要原料，可采用火法溶炼工艺生产铜，该工艺的中间过程会发生反应：Cu₂S＋2Cu₂O＝6Cu+SO₂↑。该反应中，_______ (填化学式)作还原剂，每生成1mol Cu，反应中转移电子的物质的量为____________。

Ⅰ.“中东有石油，中国有稀土”。稀土金属是我国战略性资源，应加以保护。稀土金属是周期表中ⅢB族中钪、钇和镧系十七种元素的总称，都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为+3价。钇（Y）元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的钇矿石（Y₂FeBe₂Si₂O₁₀），以此矿石为原料生产氧化钇（Y₂O₃）的主要流程如下：

已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe^3+	2.7	3.7
Y^3+	6.0	8.2

 
②在周期表中，铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似。
（1）欲从Na₂SiO₃和Na₂BeO₂的混合溶液中制得Be(OH)₂沉淀。则最好选用盐酸和     （填字母）
两种试剂，通过必要的操作即可实现。
A．NaOH溶液      B、氨水     C、CO₂     D、HNO₃
（2）流程图中用氨水调节pH＝a时生成沉淀的化学式为              ，继续加氨水调至pH＝b，此时发生反应的离子方程式为                                        。
（3）沉淀C为草酸钇，写出草酸钇隔绝空气加热生成Y₂O₃的化学方程式：                        。
Ⅱ镧系元素铈（Ce）是地壳中含量最高的稀土元素，在加热的条件下CeCl₃易发生水解。
（4）无水CeCl₃可用加热CeCl₃·6H₂O和NH₄Cl固体混合物的方法来制备，其中NH₄Cl的作用是___
                                                                       。
（5）在某强酸性混合稀土溶液中加入H₂O₂，调节pH≈3，Ce³⁺通过反应形成Ce(OH)₄沉淀得以分离， 写出反应的离子方程式                                                            。

[化学－选修化学与技术]
七水硫酸镁(MgSO₄·7H₂O)在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用，利用化工厂生产硼砂的废渣－硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO₃，还含有其他杂质(MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃、MnO等）。
表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mn(OH)2	Mg(OH)2
pH值	5.2	3.2	9.7	10.4	11.2

 
表2 两种盐的溶解度(单位为g／100g水)

温度/℃	10	30	40	50	60
CaSO4	0.19	0.21	0.21	0.20	0.19
MgSO4·7H2O	30.9	35.5	40.8	45.6	/

 
硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据，试回答下列问题：
（1）过滤I的滤液中加入硼镁泥，调节溶液的pH＝5～6，再加入NaClO溶液加热煮沸，将溶液中的     Mn²⁺氧化成MnO₂，反应的离子反应方程式为                    。加热煮沸的主要目的   是             。
（2）沉淀B中除MnO₂、SiO₂外还含有           (填化学式)等物质。
（3）检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe³⁺的实验方法是                           ；
（4）沉淀C的化学式是       。过滤III需趁热过滤的理由是                   

二氧化钛广泛应用于各类结构表面涂料、纸张涂层等，二氧化钛还可作为制备钛单质的原料。
Ⅰ．二氧化钛可由以下两种方法制备：
方法1：TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O，过滤、水洗除去其中的Cl^－，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO₂，此方法制备得到的是纳米二氧化钛。
（1）① TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O的化学方程式为_______________________________；
② 检验TiO₂·x H₂O中Cl^－是否被除净的方法是______________________________。
方法2：可用含有Fe₂O₃的钛铁矿（主要成分为FeTiO₃，其中Ti元素化合价为+4价）制取，其主要流程如下：

（2）Fe₂O₃与H₂SO₄反应的离子方程式是                            。
（3）甲溶液中除含TiO²⁺之外还含有的金属阳离子有               。
（4）加Fe的作用是                               。
Ⅱ.二氧化钛可用于制取钛单质
（5）TiO₂制取单质Ti，涉及到的步骤如下：

反应②的方程式是        ，该反应需要在Ar气氛中进行，请解释原因：_____________。