高中化学晶格能的应用试题

电石浆是氯碱工业中的一种废弃物，其大致组成如下表所示：

用电石浆可生产无水CaCl₂，某化工厂设计了以下工艺流程：

已知氯化钙晶体的化学式是：CaCl₂·6H₂O；H₂S是一种酸性气体，且具有还原性。
（1）反应器中加入的酸应选用___________________。
（2）脱色槽中应加入的物质X是_______________；设备A的作用是______________；设备B的名称为________________；设备C的作用是____________________。
（3）为了满足环保要求，需将废气H₂S通入吸收池，下列物质中最适合作为吸收剂的是_____________。反应的化学方程式为_________________。

A．水

B．浓硫酸

C．石灰乳

D．硝酸

（4）将设备B中产生的母液重新引入反应器的目的是_______________________。
（5）氯碱工业电极方程式_____________________。

[化学--修2：化学与技术](15分）
世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒，而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体，易溶于水、不稳定、呈黄绿色，在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释，同时需要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备ClO₂的流程如下：

（1） ClO₂中所有原子      （填“是”或“不是”）都满足8电子结构。上图所示电解法制得的产物中杂质气体B能使石蕊试液显蓝色，除去杂质气体可选用      
A．饱和食盐水    B．碱石灰    C．浓硫酸    D．蒸馏水
（2）稳定性二氧化氯是为推广二氧化氯而开发的新型产品，下列说法正确的是     
A．二氧化氯可广泛用于工业和饮用水处理
B．应用在食品工业中能有效地延长食品贮藏期
C．稳定性二氧化氯的出现大大增加了二氧化氯的使用范围
D．在工作区和成品储藏室内，要有通风装置和监测及警报装置
（3） 欧洲国家主要采用氯酸钠氧化浓盐酸制备。化学反应方程式为                 。缺点主要是产率低、产品难以分离，还可能污染环境。
（4） 我国广泛采用经干燥空气稀释的氯气与固体亚氯酸钠（NaClO₂）反应制备，化学方程式是       ，此法相比欧洲方法的优点是                         。
（5） 科学家又研究出了一种新的制备方法，利用硫酸酸化的草酸（H₂C₂O₄）溶液还原氯酸钠，化学反应方程式为_______________________。此法提高了生产及储存、运输的安全性，原因是_________。

某地煤矸石经预处理后含SiO₂（63%）、Al₂O₃（25%）、Fe₂O₃（5%）及少量钙镁的化合物等，一种综合利用工艺设计如下：

（1）“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为_____________、_________________。
（2）“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有_____________、___________。（写出两个）
（3）物质X的化学式为___________。“碱溶”时反应的离子方程式为____________。
（4）已知Fe³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得产品Al（OH） ₃，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO₃一种试剂，后续操作过程是____________________。
（5）以煤矸石为原料还可以开发其他产品，例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后，常温下向AlCl₃溶液中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl₃·6H₂O晶体，结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：_______________________。

辉铜矿是一种重要的铜矿石，主要含有硫化亚铜(Cu₂S)，还有Fe₂O₃、SiO₂及一些不溶性杂质。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜晶体的工艺流程如下：

已知：部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1．0 mol．L^-1计算）。

离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3^＋	1.1	3.2
Mn^2^＋	8.3	9.8
Cu^2^＋	4.4	6.4

回答下列问题：
（1）浸取后得到的浸出液中含有CuSO₄、MnSO₄。写出浸取时产生CuSO₄、MnSO₄反应的化学方程式                   。
（2）调节pH的目的是              ，pH的调节范围为_____________。
（3）生成MnCO₃沉淀的离子方程式为            。
（4）操作A为               。
（5）由辉铜矿制取铜的反应过程可以表示为：
2Cu₂S(s)+3O₂ (g) =2Cu₂O(s)+2SO₂(g) △H="-" 768.2 kJ.mol^-l
2Cu₂O(s)+Cu₂S(s)=6Cu(s)+SO₂ (g) △H="+116.0" kJ.mol^-l
则由Cu₂S与O₂加热反应生成Cu的热化学方程式为_____________。
（6）若用含85% Cu₂S的辉铜矿来制备无水Cu(NO₃)₂。假设浸取率为95%，调节pH时损失Cu 3%，蒸氨过程中有5%未转化为CuO，其它过程中无损耗，则1．0 kg这样的辉铜矿最多能制备        kg无水Cu(NO₃)₂。

磷酸铁锂(LiFePO₄)被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。某企业利用富铁浸出液生成磷酸铁锂,开辟了处理硫酸亚铁废液一条新途径。其主要流程如下:

已知:H₂TiO₃是种难溶于水的物质。
(1)钛铁矿用浓硫酸处理之前,需要粉碎,其目的是                             　。
(2)TiO²⁺水解生成H₂TiO₃的离子方程式为                                  　。
(3)加入NaClO发生反应的离子方程式为                                     　。
(4)在实验中,从溶液中过滤出H₂TiO₃后,所得滤液浑浊,应如何操作　            。
(5)为测定钛铁矿中铁的含量,某同学取经浓硫酸等处理的溶液(此时钛铁矿中的铁已全部转化为二价铁离子),采取KMnO₄标准液滴定Fe²⁺的方法:(不考虑KMnO₄与其他物质反应)在滴定过程中,若未用标准液润洗滴定管,则使测定结果　　　　(填“偏高”、“偏低”或“无影响”),滴定终点的现象是　                                 。滴定分析时,称取a g钛铁矿,处理后,用c mol/L KMnO₄标准液滴定,消耗V mL,则铁元素的质量分数的表达式为　　　　。

废旧碱性锌锰干电池内部的黑色物质A主要含有MnO₂、NH₄CI、ZnCI₂，还有少量的FeCI₂和炭粉，用A制备高纯MnCO₃，的流程图如下。

（1）碱性锌锰干电池的负极材料是_________(填化学式)。
（2）第Ⅱ步操作的目的是________________________。
（3）第Ⅳ步操作是对滤液a进行深度除杂，除去Zn²⁺的离子方程式为____________________。
　　 (已知：Ksp(MnS)=2.5×10-13，Ksp(ZnS)=1.6×10-24) 
（4）为选择试剂X，在相同条件下，分别用5 g黑色物质M进行制备MnSO₃的实验，得到数据如右表：

　①试剂x的最佳选择是_________。
　②第Ⅲ步中用选出的最佳试剂X与M的主要成分反应的化学方程式为_________。
（5）已知：MnCO₃难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解；Mn(OH)2开始沉淀时pH为7.7。请补充完成以下操作：
第Ⅴ步系列操作可按一下流程进行：请补充完成操作：（第Ⅴ步系列操作中可供选用的试剂：、乙醇）

操作1：___________________；操作2：过滤，用少量水洗涤2～3次
操作3：检测滤液，表明SO42-已除干净；　操作4：___________________；
操作5：低温烘干。
（6）操作1可能发生反应的离子方程式                                

某化学小组模拟“侯氏制碱法”，以NaCl、NH₃、CO₂和水等为原料以及下图所示装
置制取NaHCO₃，反应的化学方程式为NH₃+CO₂+H₂O+NaCl = NaHCO₃↓+NH₄Cl。然后再将NaHCO₃制成
Na₂CO₃。

（1）装置乙的作用是                                          。为防止污染空气，尾气中含有的          需要进行吸收处理。
（2）由装置丙中产生的NaHCO₃制取Na₂CO₃时，需要进行的实验操作有        、         、       。
NaHCO₃转化为Na₂CO₃的化学方程式为                 。
（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO₃将分解不完全，该小组对一份加热了t₁ min的NaHCO₃ 样品的组成进行了以下探究。
取加热了t₁ min的NaHCO₃样品29.6 g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌。随着盐酸的加入，溶液中有关离子的物质的量的变化如右图所示。
则曲线c对应的溶液中的离子是               
（填离子符号）；该样品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比是           。
（4）若取21. 0 g NaHCO₃固体，加热了t₂ min后，剩余固体的质量为l4.8 g。如果把此剩余固体全部加入到200 mL 2 mol·L^-1的盐酸中则充分反应后溶液中H⁺ 的物质的量浓度为____________（设溶液体积变化忽略不计）。

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：（金属离子浓度为：0．01mol/L）

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

 
③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110~120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式________________________。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式_____________________________；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式___________________________。
（3）“加Na₂CO₃调pH至a”,过滤所得到的沉淀成分为                    。
（4）“操作1”中包含3个基本实验操作，它们依次是_________、__________和过滤。制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是__________________。
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂 的目的是_________；其使用的最佳pH范围是________________。

A．2．0~2．5    B．3．0~3．5
C．4．0~4．5    D．5．0~5．5

软锰矿（主要成分为MnO₂）可用于制备锰及其化合物。
（1）早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成Mn₃O₄，再利用铝热反应原理制得锰，该铝热反应的化学方程式为              。
（2）现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示：

下表为t℃时，有关物质的pK_sp（注：pK_sp =－lgK_sp）。

物质	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Ca(OH)2	Mn(OH)2	CuS	CaS	MnS	MnCO3
pKsp	37.4	19.32	5.26	12.7	35.2	5.86	12.6	10.7

软锰矿还原浸出的反应为：12MnO₂ + C₆H₁₂O₆ + 12H₂SO₄＝12MnSO₄ + CO₂↑+18H₂O
①该反应中，还原剂为__________。写出一种能提高还原浸出速率的措施：              。
②滤液1的pH              （填“＞”、“＜”或“＝”）MnSO₄浸出液的pH。
③加入MnF₂的主要目的是除去                （填Ca²⁺、Fe³⁺或Cu²⁺）
（3）由MnSO₄制取MnCO₃
往MnSO₄溶液中加入过量NH₄HCO₃溶液，，该反应的离子方程式为_____________________；若往MnSO₄溶液中加入(NH₄)₂CO₃溶液，还会产生Mn(OH)₂，可能的原因有：MnCO₃(s) + 2OH^－(aq)Mn(OH)₂(s) + CO₃^2-(aq)，t℃时，计算该反应的平衡常数K＝               （填数值）。

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：（金属离子浓度为：0.01mol/L）

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

③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式                         。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式                             ；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式                     
（3）“加Na₂CO₃调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为                   ，加入萃取剂的目的是                              。
（4）制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是                    。
（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HNO₃酸化的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）

Ni元素化合物在生活中有非常重要的应用。纳米NiO可以制备超级电容器，NiOOH是制作二次电池的重要材料。现以NiSO₄为原料生产纳米NiO和NiOOH流程如下：

（1）制备NiOOH过程中，NiSO₄溶液配制方法__________________；过滤、洗涤后，得到Ni(OH)₂固体，如何证明Ni(OH)₂已经完全洗净______________；NaClO氧化Ni(OH)₂的离子方程式为_________________。
（2） 已知Ksp[Ni(OH)₂] ＝ 2×10^－15。室温下，欲加入一定量 NaOH固体使1L 含有0.001 mol·L^－1的NiSO₄和0.0001 mol·L^－1的H₂SO₄溶液中残留c(Ni^2＋)≤2×10^－7 mol·L^－1，并恢复至室温，所加入的NaOH的固体质量至少为________g。
（3）NH₃·H₂O的浓度对纳米NiO的产率产生很大影响。右图为NiSO₄的物质的量一定时，不同的反应物配比对纳米氧化镍收率的影响。请解释反应物NH₄HCO₃ 和NiSO₄的物质的量比在2.5至4.0时，收率升高的原因__________________。
（4）制备纳米 NiO 时，加入一些可溶于水的有机物（如：吐温—80）能制得更优质的纳米材料，原因是__________________。
（5）沉降体积是超细粉体的一个重要参数，若颗粒在液相中分散性好，则沉降体积较小；若颗粒分散性较差，则易引起絮凝沉降体积较大。右图是吐温—80 的加入量与前体在液体石蜡中沉降体积的关系曲线。
通过右图分析，吐温—80的最佳加入量为__________mL。
（6）NiOOH是制备镍镉电池的原料，某镍镉电池的总反应为
Cd＋2NiOOH + 2H₂OCd(OH)₂+ 2Ni(OH)₂
该电池放电时正极电极反应式为______________________________。

碱式碳酸铜[CuCO₃·Cu(OH)₂]是一种用途广泛的化工原料，可用于作有机催化剂、颜料制造、原油贮存时脱碱等。用废杂铜(主要成分为Cu，还含有少量杂质Fe)制取碱式碳酸铜的工艺流程如图所示。

（1）步骤①浸出时，硝酸浓度不易过大，其原因是____。
（2）步骤②分离前需将溶液pH调节在4左右，其目的是                        ，所得废渣的主要成分为____________。
（3）步骤③合成时，采用将NaHCO₃溶液迅速投入Cu(NO₃)₂溶液中，其主要原因是            ；合成时发生反应的化学方程式为____________。
（4）本实验中两次用到固液分离，本实验中最适合固液分离的设备是____________。
（5）步骤⑤洗涤主要除去的杂质离子是              。
（6）准确称取所得产品m g，放入碘量瓶中，加入2 g KI及5 ml3 mol/L稀硫酸（两试剂均过量）摇匀并静置10 min(2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂)，再加入2 mL淀粉溶液，用c mol/L的Na₂S₂O₃标准溶液滴定(I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-)，到滴定终点时消耗Na₂S₂O₃标准溶液V mL，则样品中铜元素的质量分数为________。

【化学——选修2：化学与技术】
常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。

（1）填充物用60℃温水溶解，目的是                                  。
（2）操作A的名称为             。
（3）铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是                            （用化学方程式表示）。铜帽溶解完全后，可采用_________方法除去溶液中过量的H₂O₂。
（4）碱性锌锰干电池电解质为KOH，总反应Zn+2MnO₂+2H₂O=2MnOOH+Zn(OH)₂，其负极的电极反应式为                        。
(5)滤渣的主要成分为含锰混合物，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。主要反应为2MnO(OH)+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O。
①当1 mol MnO₂参加反应时，共有      mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，试写出该应的化学方程式：         。
（6）锌锰干电池所含的汞可用KMnO₄溶液吸收。在不同pH下，KMnO₄溶液对Hg的吸收率及主要产物如下图所示：

根据上图可知：
①pH对Hg吸收率的影响规律是随pH升高，汞的吸收率             。
②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO₄在酸性条件下       强。

ZnO是电镀、涂料、有机合成等化学工业的重要原料。某课题组设计由含锌工业废料（含Fe、Cu、Mn等杂质）生产ZnO的工艺流程如下：

已知：黄钠铁矾在pH为1.5，温度为90℃时完全沉淀，且易于过滤。
2Cu +O₂ +2H₂SO₄ == 2CuSO₄+2H₂O
（1）步骤①的浸取液里除含有Zn²⁺、Mn²⁺以外，还含有的金属离子有     、     ，所加试剂X为Na₂SO₄和_________的混合液。
（2）步骤②可进一步氧化除铁，还氧化除去了Mn²⁺，试写出相应的除去Mn²⁺的离子方程式_________________________，步骤③加入的试剂是_______，整个工艺流程中可以循环使用的试剂是_____________。
（3）步骤⑤中检验沉淀是否洗涤干净的操作方法是____________________________。
（4）步骤④碳化实际得到的是一种碱式碳酸锌[ZnCO₃·xZn(OH)₂·yH₂O]，取该样品7.18 g，充分灼烧后测得残留物质量为4.86 g，将所得气体通入足量澄清石灰水中，得到2.00 g沉淀，则此碱式碳酸锌的化学式是________________。

某火电厂的脱硫尾气通入饱和K2CO3溶液吸收池后，经分解池制得纯净的CO2，再在合成塔与H2反应生成甲醇。其工艺艺流程示意图如下:

（1）吸收池中饱和K₂CO₃溶液吸收CO₂的离子方程式是                          。
（2）流程示意图中循环使用的物质是                        。
（3）300℃时，合成塔中的反应为CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，在密闭条件下，下列示意图能说明反应进行到t₁时刻时达到平衡状态的是         (填字母序号)

（4）利用合成塔中失活后的铬锌触媒可制得含有Cl^- 和CrO₄^2- 的溶液，其浓度均为0.01mol/L，向该溶液中逐滴加入0.01mol/L的AgNO₃溶液时，首先产生沉淀的阴离子是      (已知:Ksp(AgCl)=1.56×10^-10，Ksp(Ag₂CrO₄)=9.0×10^-12)
（5）合成塔中失活的铬锌触媒可用于制备锌锰电池。在碱性条件下，该电池的总反应为：Zn(s) ＋2MnO₂(s) ＋H₂O(l) = Zn(OH)₂(s) ＋Mn₂O₃(s) ，该电池正极的电极反应式是                   。若用电池电解(惰性电极)足量的Mg(NO₃)₂和NaCl的混合溶液，电解过程中阴极的现象是                            。