高中化学晶格能的应用试题

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”时反应的主要离子方程式为：Fe³⁺+3OH^- = Fe(OH)₃↓；                                     。
（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：                                        。

过氧化钙（CaO₂）难溶于水，在常温下稳定，在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气，因而广泛应用于渔业、农业、环保等许多方面。下图是以大理石（主要杂质是氧化铁）等为原料制取过氧化钙（CaO₂）的流程。

请回答下列问题：
（1）用氨水调节pH至8——9的目的是               。
（2）若测得滤液C中c(CO₃^2-)=10^-3mol/L，则Ca²⁺       （填“是”或“否”）沉淀完全。（已知c(Ca²⁺)≤10^-5mol/L可视为沉淀完全；Ksp(CaCO₃)=4.96×10^-9）
（3）若在滤液C中，加入HNO₃使溶液呈酸性以得到副产物NH₄NO₃，则酸化后溶液中，c(NH₄⁺)     c(NO₃^-)（填“≥”、“≤”、“＜”、“＞”或“＝”）。
（4）在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应，写出该反应的化学方程式：                            ，一段时间后，再加入氢氧化钠溶液，当调节溶液pH至9——11，才出现大量沉淀。用化学方程式和简要的文字解释需用氢氧化钠调节pH至9——11的原因                                              。

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         。
（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）吸收塔内的反应的化学方程式为                 。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）。

实验室模拟回收某废旧含镍催化剂(主要成分为NiO，另含Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等)生产Ni₂O₃。其工艺流程如下：


(1)根据图甲所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为________。图乙表示镍的浸出率与温度的关系，当浸出温度高于70 ℃时，镍的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)₂含量增大，其原因是
________________________________________________________________。
(2)工艺流程中副产品的化学式为______________。
(3)已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

 
操作B是为了除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下实验方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH为3.7～7.7，静置，过滤。请对该实验方案进行评价：_____________________________________________
(若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请加以改正)。
操作C是为了除去溶液中的Ca^2＋，若控制溶液中F^－浓度为3×10^－3molL^－1，则Ca^2＋的浓度为________mol·L^－1。(常温时CaF₂的溶度积常数为2.7×10^－11)
(5)电解产生2NiOOH·H₂O的原理分两步：①碱性条件下Cl^－在阳极被氧化为ClO^－；②Ni^2＋被ClO^－氧化产生2NiOOH·H₂O沉淀。第②步反应的离子方程式为_______________________________________。

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，该气体变色的化学反应方程式为________________。
(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5.0 kg废料中的铜可完全转化为________ mol CuAlO₂，至少需要1.0 mol·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。

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NO₃^-。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

回收再利用锗产品加工废料，是生产GeO₂的重要途径，其流程如下图。

（1）Ge²⁺与氧化剂H₂O₂反应生成Ge⁴⁺，写出该反应的离子方程式：                   
                       ▲              。
（2）蒸馏可获得沸点较低的GeCl₄，在此过程中加入浓盐酸的原因是：                  
                      ▲              。
（3）GeCl₄水解生成GeO₂·nH₂O，此过程用化学方程式可表示为：           ▲        。温度对GeCl₄的水解率产生的影响如右图所示。为控制最佳的反应温度，实验时可采取的措施为    ▲    。（填字母）

A．用冰水混合物     B．49℃水浴          C．用冰盐水
（4）根据下表1 中不同pH下二氧化锗的溶解率，结合Ge在元素周期表中的位置及“对角线”法则，分析GeO₂溶解率随pH 变化的原因          ▲          ，用离子方程式表示pH>8时GeO₂溶解率增大可能发生的反应                ▲                  。
表1  不同pH下二氧化锗的溶解率

pH	4	5	6	7	8	9
溶解率/%	47.60	32.53	11.19	5.27	1.96	8.85

高温焙烧含硫废渣会产生SO₂废气，为了回收利用SO₂，研究人员研制了利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO₂）吸收SO₂，并制备硫酸锰晶体的生产流程，其流程示意图如下：

已知，浸出液的pH<2，其中的金属离子主要是Mr1²⁺，还含有少量的Fe²⁺、Al³⁺等其他金属离子。有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见下表：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe^2+	7.6	9.7
Fe^3+	2.7	3.7
Al^3+	3.8	4.7
Mn^2+	8.3	9.8

请回答下列问题：
（1）高温焙烧：在实验室宜选择的主要仪器是                                。
（2）写出氧化过程中主要反应的离子方程式：                                。
（3）在氧化后的液体中加入石灰浆，并调节溶液pH，pH应调节的范围是             。
（4）滤渣的主要成分有__________。
（5）工业生产中为了确定需要向浸出液中加入多少MnO₂粉，可准确量取l0．00 mL浸出液用0．02mol/L酸性KMnO₄溶液滴定，判断滴定终点的方法是____；若达滴定终点共消耗l0．00 mL酸性KMnO₄溶液，请计算浸出液中Fe²⁺浓度是                  。
（6）操作a的具体过程________。

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：

生成氢氧化物沉淀的pH

	Mg(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
开始沉淀时	9.4	6.3	1.5
完全沉淀时	12.4	8.3	2.8

 
（1）MgCO₃与稀硫酸反应的离子方程式为                         。
（2）加氨水调节溶液的PH范围为               。
（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中盛放的溶液是          (填字母)。
a．NaOH 溶液 b．Na₂CO₃溶液  c．稀硫酸 d．KMnO₄溶液
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为+4，写出该反应的离子方程式：                             。

用硫铁矿（主要含FeS₂、SiO₂等）制备莫尔盐的流程如下：

已知：“还原”时，FeS₂与H₂SO₄不反应，Fe³⁺通过反应Ⅰ、Ⅱ被还原，其中反应Ⅰ如下：
2Fe³⁺+ FeS₂=2S↓+3Fe²⁺
（1）“还原”时，pH不宜过高的原因是_________，写出“还原”时反应Ⅱ的离子方程式：__________。
（2）实验测得“还原”时反应Ⅰ、Ⅱ中被还原的Fe³⁺的物质的量之比为2：7。计算“还原”后溶液Fe²⁺的浓度即可确定后面所加(NH₄)₂SO₄的量（溶液体积变化忽略不计）

离子	离子浓度（mol·L^－1）
还原前	还原后
SO4^2^－	3.20	3.50
Fe^2+	0.15

（3）称取23.52g新制莫尔盐，溶于水配成溶液并分成两等份。一份加入足量的BaCl₂溶液，得到白色沉淀13.98g；另一份用0.2000mol/LK₂Cr₂O₇酸性溶液滴定，当Cr₂O₇^2-恰好完全被还原为Cr³⁺时，消耗溶液的体积为25.00mL。试确定莫尔盐的化学式（请给出计算过程）。

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：
 
请回答：
（1）已知Fe（CrO₂）₂中铬元素是+3价，则Fe（CrO₂）₂中铁元素是____价。
（2）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____。
（3）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：
 
为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是____。
（4）已知CrO₄^2—在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：
 
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____。
（5）+3、+6价铬都有很强的毒性，+6价铬的毒性更高，可诱发肺癌和鼻咽癌，所以制取红矾钠后的废水中含有的Cr₂O₇^2—必须除去。工业上可用电解法来处理含Cr₂O₇^2—的废水，下图为电解装置示意图（电极材料分别为铁和石墨）。通电后，Cr₂O₇^2—在b极附近转变为Cr³⁺，一段时间后Cr³⁺最终可在a极附近变成Cr（OH）₃沉淀而被除去。

a电极的电极反应式是                      ，
b电极附近反应的离子方程式是                        。

工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca^2＋、Mg^2＋、Fe^3＋、Cl^－和SO₄^2-等杂质，提纯工艺线路如下：

Ⅰ.碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示：

Ⅱ.有关物质的溶度积如下：

物质	CaCO3	MgCO3	Ca(OH)2	Mg(OH)2	Fe(OH)3
Ksp	4.96×10^－9	6.82×10^－6	4.68×10^－6	5.61×10^－12	2.64×10^－39

 
回答下列问题：
(1)加入NaOH溶液时发生反应的离子方程式为：_____________________________________。
向含有Mg^2＋、Fe^3＋的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH＝8时，c(Mg^2＋)：c(Fe^3＋)＝________。
(2)“趁热过滤”时的温度应控制在________。
(3)有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。请你分析实际工业生产中是否可行________，并说明理由________________________________________。
(4)已知：Na₂CO₃·10H₂O(s)=Na₂CO₃(s)＋10H₂O(g)　ΔH＝＋532.36 kJ·mol^－1
Na₂CO₃·10H₂O(s)=Na₂CO₃·H₂O(s)＋9H₂O(g)ΔH＝＋473.63 kJ·mol^－1
写出NaCO₃·H₂O脱水反应的热化学方程式________________________________________。

江苏省东海县矿产丰富，除了水晶制品名扬天下外，蛭石、蛇纹石等矿石储量大，品位高，其相关的耐火、保温隔热材料(主要成分为MgO、Al₂O₃)工业也较发达。某中学化学探究小组通过查阅相关资料，对蛭石的组成进行了实验探究。
Ⅰ.相关资料：①蛭石的成分可看成是由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成；
②氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Mg(OH)2	Al(OH)3
沉淀的pH范围	1.5～4.1	9.4～12.4	3.3～5.2

 
Ⅱ.相关实验：

Ⅲ.实验数据：
①矿石样品质量为：8.22 g
②实验过程中得到固体的质量：A—2.40 g、D—2.14 g、F—1.56 g
③每次转化所得固体成分只有一种
请你根据以上内容和中学化学知识回答以下问题：
(1)过滤操作需要的玻璃仪器有：_____________________________________。
(2)写出由D制一种红色颜料的化学方程式：_____________________________________。
(3)工业上的耐火材料通常由F及滤液E进一步转化而成，请你根据滤液E中可能含有的成分，设计一个从滤液E制取耐火材料的实验方法：__________________________。
(4)滤液B与NaOH溶液反应时，应控制溶液的pH在7～8之间，这是因为_______________________________________________________。
(5)通过计算，写出用氧化物的形式表示蛭石组成的化学式：___________________________。

钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO₃、BaSiO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等]。某主要生产BaCl₂、BaCO₃、BaSO₄的化工厂利用钡泥制取Ba（NO₃）₂，其部分工艺流程如下：

（1）酸溶后溶液的pH＝1，Ba（FeO₂）₂与HNO₃反应的化学方程式为________。
（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70 ℃，且不使用浓硝酸，原因是________、________。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为________（填化学式）；中和Ⅰ使溶液中________（填离子符号）的浓度减小（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）。
（4）上述流程中洗涤的目的是________。

以硫铁矿（主要成分为FeS₂）为原料制备氯化铁晶体（FeCl₃·6H₂O）的工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）在一定条件下，SO₂转化为SO₃的反应为2SO₂（g）＋O₂（g）2SO₃（g），该反应的平衡常数表达式为K＝________；过量的SO₂与NaOH溶液反应的化学方程式为
_____________________________________________________________。
（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是________、________。
（3）通氯气氧化时，发生的主要反应的离子方程式为____________；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为________（写化学式）。