高中化学晶格能的应用试题

多晶硅（硅单质的一种）被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl₄为主，它环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热。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），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。

以铬铁矿(主要成分是FeO·Cr₂O₃，含少量MgCO₃、Al₂O₃、SiO₂等)为原料制取铬酸钠(Na₂CrO₄)晶体的工艺流程如下：

已知：①＋3价Cr在酸性溶液中性质稳定，当pH>9时以形式存在且易氧化；②常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下。

阳离子	Fe^3^＋	Fe^2^＋	Mg^2^＋	Al^3^＋	Cr^3^＋
开始沉淀时的pH	2.7	7.6	9.0	——	——
沉淀完全时的pH	3.7	9.6	11.0	8	9(>9溶解)

（1）流程中两次使用了H₂O₂，分别写出反应的离子方程式：__________________、_________________。
（2）加入NaOH调节溶液的pH＝8时，被除去的离子是________；调节溶液的pH>11时，被除去的离子是________。
（3）“调pH＝8”和“调pH>11”中间的“过滤”步骤不能省略，为什么？____________。
（4）流程图中内的操作是______________________。

将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO₄·2H₂O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。

（1）本工艺中所用的原料除CaSO₄·2H₂O、KCl外，还需要                   等原料
（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：                   
（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO₃外还含有                 （填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。
（4）过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH₄)₂SO₄溶液。检验滤液中含有CO₃^2－的方法是：____________                                                                。
（5）已知不同温度下K₂SO₄在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：

温度（℃）	0	20	60
K2SO4溶解的量(g)	7.4	11.1	18.2

60℃时K₂SO₄的饱和溶液591g冷却到0℃，可析出K₂SO₄晶体               g
（6）氯化钙结晶水合物（CaCl₂·6H₂O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是        
a、熔点较低（29℃熔化）      b、能导电        c、能制冷       d、无毒
（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是：                                       

（10 分）硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃等杂质）。用该烧渣制取药用辅料——红氧化铁的工艺流程如下：

（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有______________。
（2）“酸浸”时间一般不超过20 min，若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe²⁺含量将下降，其原因是____________________（用离子方程式表示）。
（3）“中和合成”的目的是将溶液中Fe²⁺转变为碳酸亚铁沉淀，则操作B 是_______。
（4）煅烧A 的反应方程式是___________________________________。
（5）a g 烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g。药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98．0％，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于_____________（用含a、b 的表达式表示）。

重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇•2H₂O）俗称红矾钠，在工业上有广泛的用途。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：

①中涉及的主要反应有：
主反应： 4FeO·Cr₂O₃＋8Na₂CO₃＋7O₂  8Na₂CrO₄＋2Fe₂O₃＋8CO₂
副反应：SiO₂＋Na₂CO₃  Na₂SiO₃＋CO₂↑、Al₂O₃＋Na₂CO₃  2NaAlO₂＋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）制取红矾钠后的废水中还含有少量的CrO₄^2－，根据有关标准，含CrO₄^2－的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0×10^－7 mol·L^－1以下才能排放。含CrO₄^2－的废水处理可用还原法：
CrO₄^2－Cr^3＋ Cr(OH)₃。绿矾还原CrO₄^2－的离子方程式为：       。用该方法处理10 m³CrO₄^2－的物质的量浓度为1.5×10^－3 mol/L的废水，至少需要绿矾（FeSO₄•7H₂O，相对分子质量为278）的质量是       Kg（保留两位小数）。

实验室用辉铜矿（主要成分为Cu₂S，含少量Fe₂O₃、SiO₂等杂质）制备碱式碳酸铜的主要实验流程如下。

（1）滤渣Ⅰ的成分为MnO₂、单质S和 （写化学式）；硫酸浸取时，Cu₂S被MnO₂氧化的化学方程式为 。
（2）浸取时，Fe₂O₃溶于硫酸的离子方程式为 ；研究发现若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，其可能原因是               。
（3）“赶氨”时，最适宜的操作方法是 。
（4）滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是 （写化学式）。

（12 分）钛铁矿的主要成分为FeTiO₃(可表示为FeO·TiO₂)，含有少量MgO、CaO、SiO₂等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂和磷酸亚铁锂LiFePO₄)的工业流程如下图所示：

已知：FeTiO₃与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO₃＋4H^＋＋4Cl^－===Fe^2＋＋TiOCl₄^2－＋2H₂O。
（1）若在实验室中煅烧固体混合物，会用到多种硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有       (填仪器名称)。流程中多次涉及沉淀，则洗涤沉淀的方法是       。
（2）生产中利用滤渣A制备半导体的反应是       。
（3）滤液B中TiOCl₄^2－转化生成TiO₂的离子方程式是       。
（4）反应②中固体TiO₂转化成(NH₄)₂Ti₅O₁₅溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度有关，反应温度过高时，Ti元素浸出率会下降，其原因是       。
（5）写出由滤液D生成FePO₄的离子方程式       。由滤液D制备LiFePO₄的过程中，所需双氧水与H₂C₂O₄的物质的量比是       。

（共12分）一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co₂O₃·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。
从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如下：

（1）过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为                。
（2）过程II中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出钴。则浸出钴的化学反应方程式为（产物中只有一种酸根）                。在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因_______________。
（3）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)₃，碳酸钠溶液在产生Al(OH)₃时起重要作用，请写出该反应的离子方程式____________________。
（4）碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是__________。
（5）CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl₂溶液。CoCl₂含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl₂吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。下图是粉红色的CoCl₂·6H₂O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是______。

(15分)纯净的过氧化钙（CaO₂）是白色粉末，难溶于水，不溶于乙醇、乙醚，常温下较为稳定，是一种新型水产养殖增氧剂，常用于鲜活水产品的运输。已知：在实验室可用钙盐制取CaO₂·8H₂O，再经脱水制得CaO₂。其制备过程如下：

（1）“溶解”过程需要的玻璃仪器有                       ，“沉淀”时需控制反应温度在0℃左右，比较简单易行的方法是                          。为检验“水洗”是否合格，可取少量洗涤液于试管中，再滴加            （填试剂），无明显现象说明“水洗”合格。
（2）“沉淀”时发生反应的离子方程式为                                                  ；
该制法的副产品为             （填化学式）；若称取11.1克无水CaCl₂，理论上应该量取质量分数30﹪、密度1.1g/cm³的H₂O₂溶液          mL。
（3）测定产品中CaO₂的含量的实验步骤是：
第一步，准确称取a g产品于有塞锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体，再滴入少量2 mol/L的H₂SO₄溶液，充分反应；
第二步，向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液；
第三步，逐滴加入浓度为c mol/L的Na₂S₂O₃溶液至反应完全，消耗Na₂S₂O₃溶液V mL。
【已知：I₂+2S₂O₃^2－→ 2I^－+S₄O₆^2－（无色）】
①第三步中说明反应恰好完全的现象是                                                      
②CaO₂的质量分数为                   (用字母表示)；
③某同学第一步和第二步的操作都很规范，第三步滴速太慢，这样测得的CaO₂的质量分数可能      
             （填“偏高”、“偏低”、“无影响”、“不能确定”）。    

(12分)硫酸锌是制备荧光粉的原料之一。工业上由锌白矿（主要成分是ZnO，还含有Fe₂O₃、CuO、SiO₂等杂质）制备ZnSO₄•7H₂O的流程如下：

已知：常温下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氢氧化物形式开始沉淀的pH分别为：2.7，5.4，7.6；完全沉淀的pH分别为：3.7，6.5，9.7。
（1）下列能提高浸取过程中浸出效率的措施有                 

A．将矿石粉碎

B．提高浸取温度

C．适当增加硫酸的浓度

D．搅拌并适当延长浸取时间

ZnO和硫酸反应的离子方程式为                                                   
（2）加入适量锌粉后溶液中存在的金属阳离子主要有              
（3）氧化过程中H₂O₂发生反应的化学方程式为                                            
（4）加入适量Ca(OH)₂调节溶液pH至     ～     （填范围），促进Fe³⁺水解完全。Fe³⁺水解反应的平衡常数表达式K＝                    

LiPF₆是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl₅为原料，低温反应制备LiPF₆，其流程如下：

已知：HCl的沸点是－85.0℃，HF的沸点是19.5℃。
（1）第①步反应中无水HF的作用是            、            。反应设备不能用玻璃材质的原因是                                 （用化学方程式表示）。无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的         溶液冲洗。
（2）该流程需在无水条件下进行，第③步反应中PF₅极易水解，其产物为两种酸，写出PF₅水解的化学方程式：                                 。
（3）第④步分离采用的方法是         ；第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是         。
（4）LiPF₆产品中通常混有少量LiF。取样品wg，测得Li的物质的量为nmol，则该样品中LiPF₆的物质的量为             mol（用含w、n的代数式表示）。

(9分)工业上用软锰矿(主要成分为MnO₂)制备高锰酸钾的工艺流程如图所示：

（1）高锰酸钾的氧化性强弱与溶液的酸碱性有关，在酸性条件下其氧化性较强。下列酸能用于酸化高锰酸钾溶液的是____________(填序号)。

A．盐酸

B．稀硫酸

C．硝酸

D．氢硫酸

（2）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称分别是______________、_______________、_______________。
（3）软锰矿与过量固体KOH和KClO₃在熔融状态下反应时的氧化剂是__________(填化学式)。反应后加水溶解得到的滤液中主要含有KCl和K₂MnO₄，则滤液酸化时发生反应的离子方程式为______________。
（4）已知KMnO₄能与热的经硫酸酸化的Na₂C₂O₄反应生成Mn^2＋和CO₂。取上述制得的KMnO₄产品0．33 g，恰好与0．67 g Na₂C₂O₄完全反应，则KMnO₄的纯度为___________________％。

(14分)一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co₂O₃·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。
（1）过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为               。
（2）过程II中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出钴。则浸出钴的离子反应方程式为(产物中只有一种酸根)                                     。请从反应原理分析不用盐酸酸化的主要原因____________________________________。
（3）碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请分别用离子方程式表示在过程III、IV中起的作用：__________________________________；____________________________。
（4）某天然碱的化学式可表示为2Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O,取少量该物质溶于水得稀溶液P。下列有关溶液P中微粒的物质的量浓度关系正确的是______(填序号)。

A．c(CO3^2-) > c(HCO3^-)> c(OH^-)> c(H^+)

B．c(OH^-)＝c(H^+)+c(HCO3^-)+2c(H2CO3)

C．3c(Na^+)>5c(CO3^2-)+5c(HCO3^-)

D．将P溶液与少量NaOH溶液混合：c(Na^+)+ c(H^+)=c(HCO3^-)+2c(CO3^2-)+ c(OH^-)

（5）CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl₂溶液。CoCl₂含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl₂吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。下图是粉红色的CoCl₂·6H₂O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是_______________。

从粗产品硫酸锌固体除去铁、铜、镉等可溶性硫酸盐，从而得到纯净的硫酸锌，实验流程如下：

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH参见下表，请回答下列问题：

沉淀物	Zn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Cd(OH)2	Mn(OH)2
pH值	8.0	9.7	3.2	6.7	9.4	10.4

 (1)“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出率，可采取的措施有                   （任写一种）。 “酸浸”时适当补充少量水的原因是                              。
(2)滤液I加入酸性KMnO₄的作用为__________                 ____________。加入ZnO的原因是                                                。
(3)滤渣III的成份主要是                      。
(4)从滤液III得到晶体的操作过程为            、冷却结晶、过滤冼涤、小心干燥。

高纯六水氯化锶晶体(SrCl₂·6H₂O)具有很高的经济价值，工业上用难溶于水的碳酸锶（SrCO₃）为原料(含少量钡和铁的化合物等)，制备高纯六水氯化锶晶体的过程为：

已知： Ⅰ. SrCl₂·6H₂O 晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。
Ⅱ.有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH表：

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

（1）操作①加快反应速率的措施有                              (写一种)。碳酸锶与盐酸反应的离子方程式                            。
（2）酸性条件下，加入30% H₂O₂溶液，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，其离子方程式为          。
（3）在步骤②-③的过程中，将溶液的pH值由1调节至4时，宜用的试剂为_______。
A．氨水     B．氢氧化锶粉末     C． 氢氧化钠     D．碳酸钠晶体
（4）操作③中所得滤渣的主要成分是             (填化学式)。
（5）步骤④的操作是               、                 。
（6）工业上用热风吹干六水氯化锶，适宜的温度是     。
A．50~60℃      B．70~80℃       C．80~100℃       D．100℃以上