高中化学晶格能的应用试题

硫酸亚锡（SnSO₄）是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业。某研究小组设计SnSO₄制备路线如下：

查阅资料：
Ⅰ．酸性条件下，锡在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺两种主要存在形式，Sn²⁺易被氧化。
Ⅱ．SnCl₂易水解生成碱式氯化亚锡,Sn相对原子质量为119
回答下列问题：
（1）锡原子的核电荷数为50，锡元素在周期表中的位置是       。
（2）操作Ⅰ是       。
（3）SnCl₂粉末需加浓盐酸进行溶解，请用平衡移动原理解释原因      。
（4）加入Sn粉的作用有两个：①调节溶液pH ②       。
（5）反应Ⅰ得到沉淀是SnO，得到该沉淀的离子反应方程式是       。
（6）酸性条件下，SnSO₄还可以用作双氧水去除剂，发生反应的离子方程式是       。
（7）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度（杂质不参与反应）：
①将试样溶于盐酸中，发生的反应为：Sn + 2HCl===SnCl₂ + H₂↑；
②加入过量的FeCl₃；
③用已知浓度的K₂Cr₂O₇滴定生成的Fe²⁺，发生的反应为：
6FeCl₂ + K₂Cr₂O₇ + 14HCl ===6FeCl₃ + 2KCl + 2CrCl₃ +7H₂O
取1.226 g锡粉，经上述各步反应后，共用去0.100 mol/L K₂Cr₂O₇溶液32.0ml。锡粉中锡的质量分数是        。

(10分)皮革工业污泥中含较多的Cr，工业采用以下工芝制得M[Cr(OH)(H₂0)₅S0₄]。

已知：①工艺中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺。
②常温下部分阳离子以氢氧化物沉淀形式存在时溶液的pH见下表：

阳离子	Fe^3+	Al^3+	Cu^2+	Mg^2+	Cr^3+
开始沉淀时的pH	1.9	3.7	4.7	6.7	---
沉淀完全时的pH	3.2	8.0	6.7	9.3	9（>9溶解）

（1）酸浸时，为了提高浸取效率可采取的措施是        （任写一条）。
（2）调节pH所用X可以选用      。
A．NaOH       B．Na₂C0₃        C．H₂S0₄        D．HN0₃
（3）加入H₂0₂目的，是把Cr(OH)₃沉淀转化为Cr₂0₇^2-。该转化过程中，消耗的H₂0₂与Cr(OH)₃的物质的量之比为        。
（4）调滤液至pH=8，则滤液中      将转化为沉淀(选填Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺)。
（5）若滤液甲的pH=a，则溶液中c(Cu²⁺)=      。(25°C时的K_sp[Cu(OH)₂]=2.2×10^-20)

高铁酸盐是一种强氧化剂，在能源、环保等方面均有广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸钾的原理如表所示：

湿法	强碱介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应得到紫红色高铁酸盐溶液
干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸钾(K2FeO4)和KNO2等产物

（1）某工厂用湿法制备高铁酸钾的流程如图所示：

①反应I的化学方程式为            。
②反应Ⅱ的离子方程式为            。
③已知25℃时Fe(OH)₃的K_sp=4.0×10^—38，反应Ⅱ后的溶液中c(Fe³⁺)=4.0×10^—5mol·L^—1．则需调整pH= 时，开始生成Fe(OH)₃沉淀(不考虑溶液体积的变化)。
（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠溶液中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾。
①已知高铁酸钠和水反应，有Fe(OH)₃和O₂生成，则高铁酸钠的氧化性比O₂    (填“强”或“弱”)。
②由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠      (填“大”或“小”)。
（3）高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为        。
（4）干法制备K₂FeO₄的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为       。

[化拳——化学与技术](15分)
粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为等。 一种利用粉煤灰制取氧化铝的工艺流程如下：

（1）粉煤灰研磨的目的是      。
（2）第1次过滤时滤渣的主要成分有   (填化学式，下同)和   ，第3次过滤时滤渣的成分是       
（3）在104℃用硫酸浸取时，铝的浸取率与时间的关系如图1，适宜的浸取时间为   h；铝的浸取率与的关系如图2所示，从浸取率角度考虑，三种助溶剂NH4F、KF及NH4F与KF的混合物，在相同时，浸取率最高的是     (填化学式)；用含氟的化合物作这种助溶剂的缺点是            (举一例)。

（4）流程中循环使用的物质有——和——。(填化学式)            
（5）用盐酸溶解硫酸铝晶体，再通入HCl气体，析出A1C1₃·6H₂0，该过程能够发生的原因是            
（6）用粉煤灰制取含铝化合物的主要意义是            

(14分)某化学小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO₄。已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al(31％)、Fe(1．3％)的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3％)。

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：

（1）“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是              
（2）“酸浸”时所加入的酸是                     (填化学式)。
（3）加入H₂O₂时发生反应的离子方程式为              
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是              
（5）产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeS0₄·7H₂0)，其原因可能是              (写出一点即可)。
（6）NiS0₄·7H₂0可用于制备镍氢电池(NiMH)，镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni(OH)₂+M=NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为       。

选考【化学---选修2：化学与技术】
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－一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）沉淀C的化学式是     
（2）过滤Ⅲ需趁热过滤的理由是     
（3）操作Ⅰ和操作Ⅱ的名称分别为       、       
（4）滤液I中加入硼镁泥，调节溶液的pH＝5～6，可除去滤液Ⅰ中   （填离子符号）；加入NaClO溶液加热煮沸，可将Fe²⁺氧化成Fe³⁺的同时，还会将溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，写出Mn²⁺被氧化成MnO₂的离子反应方程式为                 
（5）硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)时的废渣。将硼镁矿(Mg₂B₂O₅·H₂O)煅烧、粉碎后加水和纯碱，在加热加压下通入CO₂可得硼砂。此反应为熵减小反应，试写出反应方程式              

近年来，为提高能源利用率，西方提出共生系统。特指为提高经济效益，人类生产活动尽可能多功能化。共生工程将会大大促进化学工业的发展。
（1）由于共生工程的应用，利用发电厂产生的SO₂制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO₂＋O₂＋2H₂O＝2H₂SO₄，该电池电动势为1.06V。实际过程中，将SO₂通入电池的           极（填“正”或“负”），负极反应式为                。用这种方法处理SO₂废气的优点是                    。
（2）以硫酸工业的SO₂尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下：

①生产中，向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是               。
②下列有关说法正确的是                       。

A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙

B．反应III中发生反应的化学方程式为CaSO4＋4CCaS＋4CO↑

C．反应IV需控制在60～70℃,目的之一是减少碳酸氢铵的分解

D．反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥

③反应V中选用了40%的乙二醇溶液，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液原因是                                           。
④（NH₄)₂SO₃可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式                     。

过碳酸钠（2Na₂CO₃·3H₂O₂）俗称固体双氧水，是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂。某兴趣小组制备过碳酸钠的制备流程如下：
（注：BC-1、BC-2均为稳定剂，其中BC-1是由异丙醇和三乙醇胺按一定比例混合而成）
（1）结晶过程中加入氯化钠、搅拌，作用是      。
（2）加入BC-2稳定剂与工业纯碱中含有的Fe³⁺ 杂质生成稳定的配合物的目的是   。
（3）洗涤抽滤产品，应选用合适的洗涤试剂是      （填写序号）。

A．饱和氯化钠溶液

B．水

C．异丙醇

D．碳酸钠饱和溶液

（4）工业上常以活性氧的质量分数[ω(活性氧)＝16 n(H₂O₂) / m(样品) ×100﹪]来衡量过碳酸钠产品的优劣，ω≥13﹪为优等品。现将0.2000g某厂家生产的过碳酸钠样品（所含杂质不参与后面的反应）溶于水配成溶液，加入适量稀硫酸酸化，再加入足量KI，摇匀后静置于暗处，充分反应后加入少量淀粉试剂，用0.1000mol/LNa₂S₂O₃溶液滴定到终点，消耗Na₂S₂O₃溶液33.00mL。（已知：2Na₂S₂O₃＋I₂=Na₂S₄O₆＋2NaI），通过计算判断样品是否为优等品(写出计算过程)。

硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业。生产硫化钠大多采用无水芒硝（Na₂SO₄）—炭粉还原法，其流程示意图如下：

（1）若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO₂，写出煅烧时发生的总的化学反应方程式为    。
（2）上述流程中采用稀碱液比用热水更好，理由是           。
（3）常温下，取硫化钠晶体（含少量NaOH）加入到硫酸铜溶液中，充分搅拌。若反应后测得溶液的pH＝4，则此时溶液中c( S^2－)＝   mol·L^－1。
（已知：常温时CuS、Cu(OH)₂的Ksp分别为8.8×10^－36、2.2×10^－20）
（4）①皮革工业废水中的汞常用硫化钠除去，汞的去除率与溶液的pH和x（x代表硫化钠的实际用量与理论用量的比值）有关（如图所示）。为使除汞效果最佳，应控制的条件是：x＝   ，pH控制在   范围。

②某毛纺厂废水中含0.001 mol·L^－1的硫化钠，与纸张漂白后的废水（含0.002 mol·L^－1 NaClO）按1:2的体积比混合，能同时较好处理两种废水，处理后的废水中所含的主要阴离子有     。
（5）常温下利用Fe²⁺、Fe³⁺的相互转化，可将SO₂转化为SO₄^2－而实现SO₂的处理（总反应为2SO₂+O₂+2H₂O＝2H₂SO₄）。已知，含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺ + O₂+ 4H⁺ =4Fe³⁺ + 2H₂O，则另一反应的离子方程式为           。

SiCl₄是一种遇水强烈水解，并放出大量的热的化合物。研究人员利用SiCl₄水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成分为BaCO₃，且含有铁、镁等离子）来制备BaCl₂·2H₂O，工艺流程如下：

已知：①常温下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分别是3.4、12.4。
②BaCO₃的相对分子质量是197; BaCl₂.2H₂O的相对分子质量是244。
（1）SiCl₄发生水解反应的化学方程式                    。
（2）氮化硅(Si₃N₄)是一种高温结构材料，粉末状的Si₃N₄可以在高温条件下由SiCl4蒸汽与NH₃反应得到，请写出该反应的化学方程式              。
（3）加钡矿粉调节pH=7的作用是：
①使BaCO₃转化为BaCl₂；②                   ；
（4）生成滤渣A的离子方程式：              ；
（5）BaCl₂滤液经            、           、过滤、洗涤，再经真空干燥后得到BaCl₂.2H₂O。
（6）10吨含78.8% BaCO₃的钡矿粉理论上最多能生成BaCl2·2H₂O_   吨。

(14分)铁是地壳中含量第二的金属元素,其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。
（一）工业废水中含有一定量的Cr₂O₇^2－和CrO₄^2－，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理。常用的处理方法是电解法,该法用Fe作电极电解含Cr₂O₇^2－的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶 液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。
（1）用Fe作电极的目的是       。
（2）阴极附近溶液pH升高的原因是                      (用电极反应式解释）溶液中同时生成的沉淀还有         。
（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400⁰C以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下：

已知:①某赤铁矿石含60.0% Fe₂O₃、3.6% FeO,还含有A1₂O₃、MnO₂、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：

（3）步骤②中加双氧水的目的是     ，pH控制在3. 4的作用是     。已知25°C时，，该温度下反应：Cu^2＋＋2H₂OCu(OH)₂＋2H^＋的平衡常数K=      。
（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？
（5）制备氮化铁磁粉的反应：（未配平），若整个过程中消耗氨气34.0 g，消耗赤铁矿石2 kg，设整个过程中无损耗，则氮化铁磁粉的化学式为    。

【化学——选修2化学与技术】
红矾钠（重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇·2H₂O）是重要的基本化工原料，应用领域十分广泛。
（1）实验室中红矾钠可用铬铁矿（主要成分：FeO·Cr₂O₃）利用以下过程来制取。

①步骤I中反应的化学方程式为：4FeO·Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂= 8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂
该反应的化学平衡常数的表达式为            。在常温下该反应速度极慢，下列措施中能使反应速率增大的是                   。

A．升高温度	B．通入过量的空气
C．将原料粉碎	D．增加纯碱的用量

②步骤II中所得溶液显碱性，其中除含有Na₂C rO₄外还含有铝、硅元素的化合物，它们的化学式可能是                                       。
③步骤III需将溶液的pH调至7～8并煮沸，其目的是                            。
④步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为：____。
（2）将红矾钠与KC1固体1：2（物质的量比）混合溶于水后经适当操作可得到K₂Cr₂O₇晶体，反应方程式为：Na₂CrO₄ +2KCl= K₂Cr₂O₇ +2NaCl（已知NaCl的溶解度受温度影响小，K₂Cr₂O₇的溶解度受温度影响大），基本实验步骤为：①溶解；②        ；③____   。
④冷却、结晶，过滤，得到K₂Cr₂O₇晶体。

“84”消毒液在日常生活中使用广泛，该消毒液无色，有漂白作用。它的有效成分是

A．NaOH

B．NaClO

C．KMnO4

D．Na2O2

实验室用氧化锌矿粉（主要含ZnO、FeCO₃、CuO等）制备碱式碳酸锌[Zn₂(OH)₂CO₃]，并将其用于合成氨工艺脱硫研究。

（1）“酸浸”时保持H₂SO₄过量的目的是     。
（2）已知：Mn²⁺开始沉淀的pH=8.1。
①写出加入KMnO₄溶液除铁的离子方程式：     。
②流程中调节pH=5.4所加试剂X为     （填化学式）；试剂X、KMnO₄溶液加入顺序能否互换？请判断并说明理由     。
（3）上述流程中的“滤液”可以用作化肥，该滤液的主要成分为     （填化学式）。
（4）合成氨原料气脱硫原理如图，碱式碳酸锌吸收硫化氢的化学方程式为     。

皮革工业污泥中含较多的Cr，工业采用以下工艺制得M[Cr(OH)(H₂O)₅SO₄]。

已知：①工艺中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺。
②常温下部分阳离子以氢氧化物沉淀形式存在时溶液的pH见下表：

阳离子	Fe^3+	Al^3+	Cu^2+	Mg^2+	Cr^3+
开始沉淀时的pH	1.9	3.7	4.7	9.3	---
沉淀完全时的pH	3.2	8.0	6.7	11.1	9(>9溶解)

（1）酸浸时，为了提高浸取效率可采取的措施是________________（任写一条）。
（2）调节pH所用X可以选用        。
A．NaOH       B．Na₂CO₃       C．H₂SO₄       D．HNO₃
（3）加入H₂O₂ 目的是把Cr(OH)₃沉淀转化为Cr₂O₇^2-，写出该反应的离子方程式       。针铁矿组成元素是Fe、H、O，化学式量为89，其化学式是______________。
（4）调滤液至pH=8，Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺中的_________将转化为沉淀。
（5）若滤液甲的pH=a，则溶液中c (Cu²⁺)=      。（25℃时的K_sp[ Cu(OH)₂]=2.2×10^-20）