高中化学晶格能的应用试题

我国有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些转化
步骤及生成物未列出）：

（1）“造合成气”发生的热化学方程式是CH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g)；△H＞0在恒温恒容的条件下，欲提高CH₄的反应速率和转化率，下列措施可行的是     。
A、增大压强    B、升高温度 C、充入He气   D、增大水蒸气浓度
（2）“转化一氧化碳”发生的方程式是H₂O(g) +CO(g) H₂(g)+CO₂(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

提高氢碳比[ n（H₂O）/n（CO）]，K值   （填“增大”、“不变”或“减小”）；若该反应在400℃时进行，起始通入等物质的量的H₂O和CO，反应进行到某一时刻时CO和CO₂的浓度比为1∶3，此时v（正）     v（逆）（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（3）有关合成氨工业的说法中正确的是       。
A、该反应属于人工固氮
B、合成氨工业中使用催化剂能提高反应物的利用率
C、合成氨反应温度控制在500℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D、合成氨工业采用循环操作的主要原因是为了加快反应速率
（4）生产尿素过程中，理论上n(NH₃)∶n(CO₂)的最佳配比为     ，而实际生产过程中，往往使n(NH₃)∶n(CO₂)≥3，这是因为       。
（5）当甲烷合成氨气的转化率为60％时，以3.0×10⁸ L甲烷为原料能够合成       L 氨气。（假设体积均在标准状况下测定）

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________________。

二氧化铈是一种重要的稀土氧化物.。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含以及其他少量可溶于稀酸的物质）。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：

（1）洗涤滤渣A的目的是为了去除       （填离子符号），检验该离子是否洗净的方法是       。
（2）第②步反应的离子方程式是        ，滤渣B的主要成分是         。
（3）萃取是分离稀土元素的常用方法，已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP        （填“能”或“不能”）与水互溶。实验室进行萃取操作是用到的主要玻璃仪器有         、烧杯、玻璃棒、量筒等。
（4）取上述流程中得到的产品0.536g，加硫酸溶解后，用0.1000mol•溶液（铈被还原为）,消耗25.00mL溶液，该产品中的质量分数为          。

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ZnSO₄·6H₂O晶体，其工艺流程如下，有关氢氧化物沉淀时的pH如下表。
 

氢氧化物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Zn(OH)2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	5.4
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	8.0

 
（1）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            。
（2）在“除杂Ⅰ”步骤中，需再加入适量H₂O₂溶液的目的是                               。
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         。
为控制上述PH范围可选择加入的试剂或药品是          。
A．ZnO        B．氨水        C．固体NaOH        D．ZnCO₃
（3）在“除杂Ⅱ”步骤中，加入Zn粉的作用是             。“操作A”的名称是       。
（4）常温下，已知K_sp〔Cu(OH)₂〕＝2×10^－20，某CuSO₄溶液里c（Cu^2＋）＝0.02 mol·L^－1，如果要生成Cu(OH)₂沉淀，则应调整溶液pH大于       。

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，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：；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。

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 。

银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：

（注：Al(OH)₃和Cu(OH)₂开始分解的温度分别为450℃和80℃）
（1）电解精炼银时，阴极反应式为            ；滤渣A与稀HNO₃反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学方程式为                      。
（2）固体混合物B的组成为       ；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为                。
（3）完成煅烧过程中一个反应的化学方程式： CuO+  Al₂O₃  CuAlO₂ +  ↑。
（4）若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为    mol CuAlO₂，至少需要1.0mol•L^—1的Al₂(SO₄)₃溶液       L。
（5）CuSO₄溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是          、过滤、洗涤和干燥。

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(主要成分是FeTiO₃)制备TiCl₄等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：
(1)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、氯气反应生成液态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，可采用       方法。

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

 

二氧化铈（）是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含、、以及其他少量可溶于稀酸的物质）。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：

（1）洗涤滤渣的目的是为了去除（填离子符号），检验该离子是否洗涤的方法是

（2）第②步反应的离子方程式是，滤渣B的主要成分是。
（3）萃取是分离稀土元素的常用方法，已知化合物作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，（填"能"或"不能"）与水互溶。实验室进行萃取操作是用到的主要玻璃仪器有、烧杯、玻璃棒、量筒等。
（4）取上述流程中得到的产品0.536，加硫酸溶解后，用0.1000标准溶液滴定终点是（铈被还原为），消耗25.00标准溶液，该产品中的质量分数为。

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。请结合下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。

硅藻土是由硅藻死亡后的遗骸沉积形成的，主要成分是 SiO₂和有机质，并含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO 等杂质。精制硅藻土因为吸附性强、化学性质稳定等特点被广泛应用。下图是生产精制硅藻土并获得Al(OH)₃的工艺流程。
⑴粗硅藻土高温煅烧的目的是      。
⑵反应Ⅲ中生成Al(OH)₃沉淀的化学方程式是      ；氢氧化铝常用作阻燃剂，其原因是      。
⑶实验室用酸碱滴定法测定硅藻土中硅含量的步骤如下：
步骤1：准确称取样品a g，加入适量KOH固体，在高温下充分灼烧，冷却，加水溶解。
步骤2：将所得溶液完全转移至塑料烧杯中，加入硝酸至强酸性，得硅酸浊液。
步骤3：向硅酸浊液中加入NH₄F溶液、饱和KCl溶液，得K₂SiF₆沉淀，用塑料漏斗过滤并洗涤。
步骤4：将K₂SiF₆转移至另一烧杯中，加入一定量蒸馏水，采用70 ℃水浴加热使其充分水解（K₂SiF₆+3H₂O=H₂SiO₃+4HF+2KF）。
步骤5：向上述水解液中加入数滴酚酞，趁热用浓度为c mol·L^－1 NaOH的标准溶液滴定至终点，消耗NaOH标准溶液VmL。
①步骤1中高温灼烧实验所需的仪器除三角架、泥三角、酒精喷灯外还有      。
a．蒸发皿  b．表面皿  c．瓷坩埚   d．铁坩埚
②实验中使用塑料烧杯和塑料漏斗的原因是      。
③步骤3中采用饱和KCl溶液洗涤沉淀，其目的是      。
④步骤5中滴定终点的现象为      。
⑤样品中SiO₂的质量分数可用公式“×100%”进行计算。由此分析步骤5中滴定反应的离子方程式为      。

石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含SiO₂（7.8%）、Al₂O₃（5.1%）、Fe₂O₃（3.1%）和MgO（0.5%）等杂质，设计的提纯与综合利用工艺如下：

（注：SiCl₄的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃）
（1）向反应器中通入Cl₂前，需通一段时间N₂，主要目的是_________________。
（2）高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，写出由气体II中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_________________。
（3）步骤①为：搅拌、过滤，所得溶液IV中的三种阴离子是____________。
（4）由溶液IV生成沉淀V的反应的离子方程式为_____________，100kg初级石墨最多可获得V的质量为___________kg。

（5）使用上面提纯得到的石墨电极电解NO可制得 NH₄NO₃酸性溶液，其工作原理如下图所示，① 试写出电解池阴极的电极反应式                      。② 为使电解产物全部转化为NH₄NO₃，需补充物质A，A是           ，说明理由：                    。

用霞石岩（主要成份Na₂O、K₂O、Al₂O₃、SiO₂）制碳酸钠、碳酸钾和氧化铝的工艺流程如下：
已知：NaHCO₃溶液的pH约为8~9，Na₂CO₃溶液的pH约为11~12。

溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类，钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中。部分物质的溶解度见图，根据题意回答下列问题：

固体M的化学式是__________， X物质是___________。
实验室进行煅烧操作时盛放固体物质的实验仪器是 __________，滤液W中主要含有的离子有__________________。
碳酸化Ⅰ中发生主要反应的离子方程式是_______________________________________。
操作Ⅰ是_________（填写名称），操作Ⅱ是 _______(选填编号)。
a．趁热过滤 b．冷却过滤    c．蒸馏 d．灼烧
碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是____________________，产品K₂CO₃中最可能含有的杂质是________(写化学式)。
实验室用下面流程测定产品碳酸钾的纯度，为提高实验精度，T试剂最好是____________；操作Ⅲ的名称是_______________。

【化学工艺与技术】 电镀污泥是指电镀废水处理后产生的污泥和镀槽淤泥，被列入国家危险废物名录，属于第十七类危险废物。 处置电镀污泥回收有价金属，既可以最低限度的降低环境污染，又可以最大限度地节约资源，可谓一举两得。电镀污泥中含有Cr(OH)₃、Al(OH)₃、Zn(OH)₂、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：①水浸后溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂、Na₂ZnO₂等物质
②除去滤渣2后，溶液中存在如下反应：2+ 2H⁺+ H₂O
③不同钠盐在不同温度下的溶解度如下表：

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

（1）完成氧化焙烧过程中生成K₂CrO₄的化学方程式。
Cr(OH)₃+   Na₂CO₃+                      Na₂CrO₄+   CO₂ +  ________
（2）水浸后的溶液呈            （填“酸”、“碱”、“中”）性，该步骤过滤，在滤渣1中可进一步回收到重金属              。
（3）滤渣2的主要成分有Zn(OH)₂、             
（4）系列操作中继续加入H₂SO₄，加热蒸发，冷却结晶，过滤；继续加入H₂SO₄目的是______，可得到滤渣3的主要成分为           。
（5）工业上还可以在水浸过滤后的Na₂CrO₄溶液中加入适量H₂SO₄，用石墨做电极电解生产金属铬，写出生成铬的电极反应方程式：_______________________________。

［化学一化学与技术］
金属钛(Ti)因为具有许多神奇的性能越来越引起人们的关注，被誉为“未来金属”。常温下钛不和非金属、强酸反应，加热至红热时，能与常见的非金属反应。工业上由钒钛磁铁矿经“选矿”得到的钛铁矿(主要成分为FeTiO₃)制取金属钛的主要工艺过程如下：

(1)从金属矿石中提炼金属一般需要经过三个阶段，上述工艺溶度积中涉及的有矿石中金属元素的还原、矿石的富集、金属的精炼；没有涉及的一个阶段是______________；生铁实际上属于铁______等元素形成的合金。若生产中碳的氧化产物主要为一种可燃性气体，请写出反应②的化学方程式__________________________。
(2)生产中碳除了用还原剂还原还原金属矿物外，还有一个重要作用是______________；反应③是在氩气的环境中进行，目的是_____________________，如何从反应③后的固体中获得金属钛_______________________________。
(3)已知在氯化过程中还有一种副产物VOCl₃生成，实际生产中常在409K时用铜还原VOCl₃，得到不溶于TiCl₄的VOCl₂，当有1molCu参加反应时转移的电子数为N_A，试写出该反应的化学方程式为___________________。

工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS₂)冶炼铜的主要流程如下：

（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_______吸收。
a．浓H₂SO₄     b．稀HNO₃          c．NaOH溶液    d．氨水
（2）用稀H₂SO₄浸泡熔渣B，取少量所得溶液，检验溶液中是否含有Fe³⁺的方法是_____________________________(注明试剂、现象)。若检验溶液中还存在Fe^2＋的方法是__________(注明试剂、现象)，写出反应的离子方程式：____________________________
己知：Ksp [Fe(OH)₃]= 4.0×10^-38， 若所得溶液中只含Fe³⁺，在溶液中加入一定量的石灰水，调节溶液的pH为5，此时Fe³⁺的浓度                  
（3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为                             。
（4）以CuSO₄溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是                          。
a．CuSO₄溶液的浓度不变      b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu^2＋向阳极移动 　d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
精炼后电解质溶液中的阳离子有：_____________________________________
（5）利用反应2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O可制备CuSO₄，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为                             。