高中化学晶格能的应用试题

医用氯化钙可用于补钙、抗过敏和消炎等，以工业碳酸钙（含少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等杂质）生产医用二水合氯化钙工艺流程为：

已知：查阅资料得知氢氧化物沉淀时的pH为：

氢氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3
开始沉淀时的pH	2.3	4.0	开始溶解：7.8
完全沉淀时的pH	3.7	5.2	完全溶解：10.8

 
（1）CaCO₃与盐酸反应的离子方程式                                       。
（2）除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为                 ，目的是除去溶液中少量的Al^3＋、Fe^3＋。检验Fe(OH)₃是否沉淀完全的实验操作是                 
                                                                。
（3）过滤时需用的玻璃仪器有              。滤渣主要成分的化学式           。
（4）酸化时加盐酸的目的为：①                                  ，②防止Ca²⁺ 在蒸发时发生水解。
（5）为什么蒸发结晶要保持在160℃：                                       。
（6）测定晶体样品的纯度：若用一定浓度的AgNO₃溶液滴定一定质量的晶体样品，所测样品中CaCl₂ ·2H₂O的质量分数偏高（忽略其它实验误差），可能的原因之一为                                     。

工业上常回收冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等杂质），并用来生产Zn(NO₃)₂·6H₂O晶体，其工艺流程为：

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	Zn(OH)2
开始沉淀的pH	3．3	1．5	6．5	4．2	5．4
沉淀完全的pH	5．2	3．7	9．7	6．7	8．0

 
⑴在“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出速率，除通入空气“搅拌”外，还可采取的措施是                     。
⑵上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有     。
⑶在“除杂I”步骤中，需再加入适量H₂O₂溶液，H₂O₂与Fe²⁺反应的离子方程式为     。为使Fe(OH)₃、Al(OH)₃沉淀完全，而Zn(OH)₂不沉淀，应控制溶液的pH范围为     。检验Fe³⁺是否沉淀完全的实验操作是     。
⑷加入Zn粉的作用是     。“操作A”的名称是     。

钡盐生产中排出大量的钡泥[主要含BaCO₃、BaSO₃、Ba(FeO₂)₂等]，某主要生产BaCO₃的化工厂利用钡泥制取Ba(NO₃)₂晶体及其他副产物，其部分工艺流程如下：

已知：① Fe(OH)₃和Fe(OH)₂完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2和9.7
② Ba(NO₃)₂在热水中溶解度较大，在冷水中溶解度较小
③ K_SP(BaSO₄)=1.1×10^－10，K_SP (BaCO₃)=5.1×10^－9
（1）该厂生产的BaCO₃因含有少量BaSO₄而不纯，提纯的方法是：将产品加入足量的饱和Na₂CO₃溶液中，充分搅拌，过滤，洗涤。用离子方程式说明提纯原理：                                  。
（2）上述流程酸溶时，Ba(FeO₂)₂与HNO₃反应生成两种硝酸盐，化学方程式为：
                                                                    。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为       ；

A．BaCl2

B．BaCO3

C．Ba(NO3)2

D．Ba(OH)2

（4）废渣2为                    。
（5）操作III为                                 。
（6）过滤3后的母液应循环到容器         中。（填“a”、“b”或“c”）
（7）称取w克晶体溶于蒸馏水，加入足量的硫酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀质量为m克，则该Ba(NO₃)₂的纯度为             （相对分子质量：Ba(NO₃)₂为261，BaSO₄为233）。

[选修2—化学与技术]金属钒被誉为“合金的维生素”，钒及其化合物在工业生产中有着广泛的应用。从废钒催化剂(主要成分有V₂O₅，VOSO₄，K₂SO₄，SiO₂等)中回收V₂O₅的生产流程图如下：

请回答：
（1）进行步骤①前，将废钒催化剂粉碎的目的是                  。写出步骤①中发生氧化还原反应的离子方程式                           。
（2）实验室中进行萃取分液操作时，用到的玻璃仪器有                    。②③变化过程可简化为(下式R表示VO²⁺，HA表示有机萃取剂)R₂(SO₄)_n(水层)+2n HA(有机层)2RA_n(有机层) + n H₂SO₄(水层)，为提高②中萃取百分率，应采取的措施是____                     ；
（3）25°C时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
钒沉淀率%	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

通过上表数据分析，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为______；
（4）在焙烧NH₄VO₃的过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随温度变化的曲线如下图所示，则NH₄VO₃在分解过程中                 。

A．先分解失去H₂O，再分解失去NH₃
B．先分解失去NH₃，再分解失去H₂O
C．同时分解失去H₂O和NH₃
D．同时分解失去H₂、N₂和H₂O
（5）全钒液储能电池的电解质溶液为VOSO₄溶液，电池的工作原理为VO₂⁺＋V²⁺＋2H⁺VO²⁺＋H₂O＋V³⁺，电池放电时正极的电极反应式为          。

锶(Sr)为第五周期第II A族元素。高纯六水氯化锶晶体(SrCl₂·6H₂O)具有很高的经济价值，用工业碳酸锶粉末(含少量钡、铁的化合物等杂质)制备高纯六水氯化锶晶体的过程如下图所示。

已知：SrCl₂·6H₂O 晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。请回答：
（1）操作①加快反应速率的措施有                             (任写一种方法)。碳酸锶与盐酸反应的离子方程式为                                    。
（2）加入少量30% H₂O₂溶液的发生反应的离子方程式为                         。
（3）步骤③中调节溶液pH至8—10，宜选用的试剂为_______(填序号)：
A．氨水         B．氢氧化钠        C． 氢氧化锶粉末         D．碳酸钠晶体
所得滤渣的主要成分是Fe(OH)₃和                      (填化学式)。
（4）工业上用热风吹干六水氯化锶，选择的适宜温度范围是                。
A．50~60℃      B．70~80℃       C．80~100℃      D．100℃以上 
（5）若滤液中Ba²⁺ 浓度为1×10^－5mol/L，依下表数据推算出滤液中Sr²⁺物质的量浓度不大于                     mol/L。

	SrSO4	BaSO4	Sr(OH)2
Ksp	3.3×10^—7	1.1×10^—10	3.2×10^—4

 

钒及化合物用途广泛。工业上常用含少量Al₂O₃的钒铁矿（FeO×V₂O₅）碱熔法提取V₂O₅。简要工艺流程如下：
   
已知：①焙烧时可发生反应：V₂O₅+Al₂O₃+2Na₂CO₃2NaVO₃+2NaAlO₂+2CO₂↑
②常温下物质的溶解度：NaVO₃～21.2 g /100g水；HVO₃～0.008 g/100g水
（1）“浸出渣B”的主要成分是            。（写化学式）
（2）生产中，不直接用H₂SO₄浸泡“烧渣A”获取HVO₃的原因是                。
（3）“操作①”包括     、洗涤。如果不洗涤，则产品中可能含有的金属阳离子是     、     。下列装置（部分夹持仪器省去）可用在实验室进行“操作②”的是    。（填序号）

A                  B                 C                     D
（4）NaVO₃用于原油的脱硫技术，由V₂O₅溶于NaOH溶液中制取，反应的离子方程式为                                                     。
（5）V₂O₅还可用于将硅铁炼成钒铁。生产中加入CaO可节能减排。有关反应如下：
2V₂O₅(l)+ 5Si(s)+ 5CaO(s)=" 4V(s)+" 5CaSiO₃(s) △H₁ =" —2096.7" kJ/mol
已知：CaSiO₃(s)=" CaO(s)+" SiO₂(s)  △H₂ =" +92.5" kJ/mol
则：2V₂O₅(l)+ 5Si(s)=" 4V(s)+" 5SiO₂(s) △H₃ =                  。

铬酸铅俗称铬黄，不溶于水。广泛用于涂料、油墨、漆布、塑料和文教用品等工业。实验室模拟工业上用铬污泥（含有Cr₂O₃、Fe₂O₃、A1₂O₃、SiO₂等）制备铬黄的工艺流程如下：

（1）将铬污泥粉碎的目的是                     ，操作a的名称为          ；
（2）废渣的主要成分是A1(OH)₃和Fe(OH)₃。已知25℃时，A1(OH)₃的K_sp=1.3×10^－33，则该温度下反应Al³⁺+3H₂OAl(OH)₃+3H⁺的平衡常数为          （保留两位有效数字）；
（3）写出加入30%H₂O₂过程中发生的离子反应方程式：                     ；
（4）实验室洗涤铬黄沉淀的方法：                                           ；
（5）写出浓盐酸与A1₂O₃反应的离子方程式：                                。

重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇•2H₂O）俗称红矾钠，在工业方面有广泛用途．我国目前主要是以铬铁矿（主要成份为FeO•Cr₂O₃，还含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等杂质）为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：

中涉及的主要反应有：
主反应：4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂ 8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂
副反应： SiO₂+Na₂CO₃Na₂SiO₃+CO₂↑       Al₂O₃+Na₂CO₃2NaAlO₂+CO₂↑
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	Mg(OH)2	Cr(OH)3
完全沉淀时溶液pH	4.7	3.7	11.2	5.6

 
试回答下列问题：
（1）“①”中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是             ；
（2）“③”中调节pH至4.7，目的是                    ；
（3）“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO₄^2－转化为Cr₂O₇^2－，请写出该平衡转化的离子方程式：                    ；
（4）称取重铬酸钠试样2.5000g配成250mL溶液,取出25.00mL于碘量瓶中,加入10mL 2mol•L^-1H₂SO₄和足量碘化钠（铬的还原产物为Cr³⁺），放于暗处5min，然后加入100mL水,加入3mL淀粉指示剂,用0.1200mol•L^-1Na₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－）
①判断达到滴定终点的依据是：                      。
②若实验中共用去Na₂S₂O₃标准溶液40.00ml，所得产品的中重铬酸钠的纯度      (设整个过程中其它杂质不参与反应) 。

硫酸铅(PbSO₄)广泛应用于制造蓄电池、白色颜料等。利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产PbSO₄的流程如下：

已知铅浮渣的主要成分是PbO、Pb，还含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的杂质。25℃时，K_sp(CaSO₄)=4.9x10^-5，K_sp(PbSO₄)=1.6xl0^－8。
（1）已知步骤I有NO气体产生，浸出液中含量最多的阳离子是Pb²⁺。分别写出PbO、Pb参加反应的化学方程式                 。
（2）步骤I需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩佘，目的是              。
（3）母液可循环利用于步骤I，其溶质主要是     (填一种物质化学式），若母液中残留的SO₄^2－过多，循环利用时可能出现的问题是              。
（4）产品PbSO₄还需用Pb(NO₃)₂溶液多次洗涤，目的是除去          。
（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的PbSO₄分别转化为PbO₂和Pb，充电时阴极的电极反应式为            。

锆（Zr）元素是核反应堆燃料棒的包裹材料，二氧化锆（ZrO₂）可以制造耐高温纳米陶瓷。我国有丰富的锆英石（ZrSiO₄）含Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃等杂质，碱熔法生产锆的流程如下：

已知25℃时部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Zr(OH)4	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀时pH	1.2	2.7	3.4	6.3
完全沉淀时pH	2.4	3.2	5.2	9.7

（1）完成高温熔融时的主要反应方程式：ZrSiO₄ + 4NaOH ＝  Na₂ZrO₃ +                +            
（2）为了提高浸出率可采取的方法有                 、             （列举两种）
（3）生成滤渣2的成分                          （用化学式表示）
（4）用氨水将滤液2的pH调至    ≤pH＜     ，目的是                         。
（5）往流程中滤渣1中加入盐酸溶液，过滤不溶物后，再将滤液在不断通入         气流同时蒸发结晶，可回收得到铁的氯化物FeCl₃晶体。

(15分)2012年4月15日，央视曝光河北一药用胶囊厂用皮革废料所生产明胶作原料。这些企业用生石灰处理皮革废料进行脱色漂白和清洗，随后熬制成工业明胶，卖给浙江新昌县药用胶囊生产企业，最终流向药品企业，进入消费者腹中。记者调查发现9家药厂的13个批次药品所用胶囊重金属铬含量超标。重铬酸钠俗称红矾钠(Na₂Cr₂O₇·2H₂O)是重要的化工产品和强氧化剂。工业制备的流程如下：
（1）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na₂SiO₃可写成Na₂O·SiO₂，则Fe(CrO₂)₂可写成                          。
（2）煅烧铬铁矿时，矿石中难溶的Fe(CrO₂)₂生成可溶于水的Na₂CrO₄，反应化学方程式如下：4Fe(CrO₂)₂+8Na₂CO₃+7O₂ = 2Fe₂O₃+8Na₂CrO₄+8CO₂为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是                          。（写一种即可）
（3）已知CrO₄^2-在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：2CrO₄^2-+2H⁺= Cr₂O₇^2-+H₂O ;     
3CrO₄^2-+4H⁺= Cr₃O₁₀^2-+2H₂O ① 往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是          。
② 混合溶液乙中溶质的化学式是                     。
（4）在含Cr₂O₇^2-废水中存在着平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O 2CrO₄^2-+2H⁺，请写出该平衡的平衡常数表达式K=            ，若继续加水稀释，平衡将    移动(填“正向”、“逆向”“不”)。
（5）请配平碱性溶液还原法中发生的离子反应：□Cr₂O₇^2-+□S^2-+□H₂O  - □Cr(OH)₃+□S₂O₃^2-+□OH^-

重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成份为FeO • Cr₂O₃)为原料生产，实验室模拟工业法用铬铁矿制K₂Cr₂O₇的主要工艺如下，涉及的主要反应是：
6FeO·Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O

请回答下列问题：
（1）在反应器①中，有Na₂CrO₄生成，同时Fe₂O₃转变为NaFeO₂，杂质SiO₂、Ai₂O₃与纯碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式：________________。
（2) NaFeO₂能强烈水解，在操作②生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：_______________。
（3）简要叙述操作③的目的：________________________。
（4）操作④中，酸化时，CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，写出平衡转化的离子方程式：___________。
（5）称取重铬酸钾试样2. 5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL2mol/LH₂SO₄和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr³⁺)，放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－），若刚达到滴定终点共用去Na₂S₂O₃标准溶液40.00mL，则所得产品重铬酸钾的纯度________________ (设整个过程中其它杂质不参与反应)。

四氯化钛(TiCl₄)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成为是FeTiO₃)制备TiCl₄等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：
往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
2Fe^3＋＋Fe=3Fe^2＋
2TiO^2＋(无色)＋Fe＋4H^＋=2Ti^3＋(紫色) ＋Fe^2＋＋2H₂O
Ti^3＋(紫色)＋Fe^3＋＋H₂O=TiO^2＋(无色)＋Fe^2＋＋2H^＋
加入铁屑的作用是                                                              。
（2）在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO₂·nH₂O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在                 范围。
（3）若把③中制得的固体TiO₂·nH₂O用酸清洗除去其中的Fe(OH)₃杂质，还可以制得钛白粉。已知25 ℃时，K_sp[Fe(OH)₃]＝2.79×10^－39，该温度下反应Fe(OH)₃＋3H^＋Fe^3＋＋3H₂O的平衡常数K＝        。
（4）已知：TiO₂(s)＋2Cl₂(g)=TiCl₄(l)＋O₂(g)   ΔH＝＋140 kJ·mol^－1
2C(s)＋O₂(g)=2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol^－1
写出④中TiO₂和焦炭、氯气反应生成TiCl₄和CO气体的热化学方程式：                                                       。
（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是         (只要求写出一项)。
（6）依据下表信息，要精制含少量SiCl₄杂质的TiCl₄的，可采用        方法。

	TiCl4	SiCl4
熔点/℃	－25.0	－68.8
沸点/℃	136.4	57.6

 

磷酸亚铁锂LiFePO₄是一种新型汽车锂离子电池的电极材料。某化工厂以铁红、锂辉石LiAl（SiO₃）₂（含少量Ca²⁺、Mg²⁺的盐）、碳粉等原料来生产磷酸亚铁锂。其主要工艺流程如下：

已知：2LiAl（SiO₃）₂ + H₂SO₄(浓)  Li₂SO₄ + Al₂O₃·4SiO₂·H₂O↓

温度/℃	20	40	60	80
溶解度(Li2CO3)/g	1.33	1.17	1.01	0.85
溶解度(Li2SO4)/g	34.2	32.8	31.9	30.7

 
（1）从滤渣Ⅰ中可分离出Al₂O₃，如下图所示。请写出生成沉淀的离子方程式         。

（2）滤渣Ⅱ的主要成分是：            （填化学式）。
（3）向滤液Ⅱ中加入饱和Na₂CO₃溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是             
                                                                 。
（4）写出在高温下生成磷酸亚铁锂的化学方程式                        。
（5）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^＋。试写出该电池放电时的正极反应：                            。若用该电池电解饱和食盐水（电解池电极均为惰性电极），当电解池两极共有4480mL气体（标准状况）产生时，该电池消耗锂的质量为                 。

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[Fe(OH)SO₄]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如下表：

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）加入过量废铁屑的目的是                        。
（2）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH，使溶液中的____（选填“Fe^3＋”、“Fe^2＋”或“Al^3＋”）沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是                        。
（3）反应Ⅱ的离子方程式为                        。在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，O₂与NaNO₂在反应中均作         。若参与反应的O₂有11.2 L（标准状况），则相当于节约NaNO₂的物质的量为              。
（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)₄²⁺聚合离子。该水解反应的离子方程式为                               。
（5）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe^2＋及NO。为检验所得产品中是否含有Fe^2＋，应使用的试剂为       。
A．氯水     B．KSCN溶液      C．NaOH溶液      D．酸性KMnO₄溶液
（6）将11.9 g Mg、Al、Fe组成的合金溶于足量的NaOH溶液中，合金质量减少了2.7 g。另取等质量的合金溶于过量稀硝酸中，生成了6.72 L（标准状况下）NO，向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液恰好使Mg^2＋、Al^3＋、Fe^3＋完全转化为沉淀，则沉淀质量为       。
A．22.1 g      B．27.2 g      C．30 g        D．无法确定