高中化学晶格能的应用试题

【化学一选修2：化学与技术】(15分)
利用硫酸工业废渣(主要含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等杂质)制备氧化铁的工艺流程如下：

（1）“酸浸”中硫酸要适当过量，目的是：①提高铁的浸出率，②__________________。
（2）“还原”是将Fe^3＋转化为Fe^2＋，同时FeS₂被氧化为SO，该反应的离子方程式为____________.
（3）为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe^3＋的量以控制加入FeS₂的量。
实验步骤为：准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中，加入HCl、稍过量SnCl₂，再加HgCl₂除去过量的SnCl₂，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K₂Cr₂O₇标准溶液滴定，有关反应方程式如下：
2Fe³⁺+Sn²⁺+6Cl^-===2Fe²⁺+SnCl
Sn²⁺+4Cl^-+2HgCl₂="==" SnCl+Hg₂Cl₂↓
6Fe²⁺+ Cr₂O+14H⁺===6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
①若SnCl₂不足量，则测定的Fe^3＋量__________(填“偏高”、“偏低”、“不变”，下同)。
②若不加HgCl₂，则测定的Fe^3＋量偏高，其原因是_____________。
（4）①可选用______________(填试剂)检验滤液中含有Fe^3＋。产生Fe^3＋的原因是_________________(用离子反应方程式表示)。
②已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的，pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3	Mg(OH)2	Mn(OH)2
开始沉淀	2.3	7.5	3.4	9.4	8.3
完全沉淀	3.2	9.7	4.4	12.4	9.8

实验可选用的试剂有：稀HNO₃、Ba(NO₃)₂溶液、酸性KMnO₄溶液、NaOH溶液，要求制备过程中不产生有毒气体。请完成由“过滤”后的溶液模拟制备氧化铁的实验步骤：
a．氧化：________________________________；b．沉淀：_____________________________；
c．分离，洗涤；d．烘干，研磨。

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，用作杀菌剂、防腐剂、解酸剂、油类漂白剂及封闭胶泥的快干剂，在食品、牙粉、化妆品等制造中用作添加剂。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）操作①中应包括         、         、     用氨水调节pH至8～9的目的是______________。
（2）若测得滤液C中c(CO)＝2.50×10^－4 mol·L^－1，则Ca^2＋_ _____(填“是”或“否”)沉淀完全。[已知c(Ca^2＋)≤10^－5 mol·L^－1可视为沉淀完全；K_sp(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(NH)        c(NO) （填 > 、< 或 = ），(NH₄)₂CO₃溶液中离子浓度由大到小的顺序为               。
（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。用简要的文字解释需用氢氧化钠调节pH至9～11的原因_________________________。
（5）写出CaO₂与H₂O反应的化学方程式                                      。

下图是某企业设计的硫酸—磷肥—水泥联产、海水—淡水多用、盐—热—电联产的三大生态产业链流程图。

根据上述产业流程回答下列问题：
（1）该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送，请分别写出输送的主要物质的化学式或能量形式：①         、②         、③         、④         、⑤         。
（2）沸腾炉发生反应的化学方程式：                                            。磷肥厂的主要产品是普钙(磷酸二氢钙和硫酸钙)，写出由磷矿石和硫酸反应制普钙得化学方程式       。
（3）用1吨硫铁矿(FeS₂的质量分数为36％)接触法制硫酸，制硫酸的产率为65％，则最后能生产出质量分数为98％的硫酸      吨。
（4）热电厂的冷却水是     ，该流程中浓缩盐水除提取盐以外还可提取的物质有 （写出一种即可）。
（5）根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能的利用设想。
                    ，                （写出两点即可）。

工业上利用电镀污泥（主要含有Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃及部分难溶杂质）回收铜和铬等金属，回收流程如下：

已知部分物质沉淀的pH及CaSO₄的溶解度曲线如下：

	Fe^3+	Cu^2+	Cr^3+
开始沉淀pH	2．1	4．7	4．3
完全沉淀pH	3．2	6．7	a

 

（1）在浸出过程中除了生成Fe₂(SO₄)₃、Cr₂(SO₄)₃外,主要还有                
（2）在除铁操作中，需要除去Fe³⁺和CaSO₄,请完成相关操作：①加入石灰乳调节pH到              ；②将浊液加热到80℃，             。
（3）写出还原步骤中加入NaHSO₃生成Cu₂O固体的离子反应方程式         ，此步骤中加入NaHSO₃得到Cu₂O的产率为95%，若NaHSO₃过量，除了浪费试剂外，还会出现的问题是    。
（4）当离子浓度≤1×10^—5 mol•L^-1认为沉淀完全，若要使Cr³⁺完全沉淀则要保持C(OH^—)≥ 。已知：Ksp[Cr(OH)₃]=6．3×10^-31，）

铬铁矿的主要成分的化学式为FeO·Cr₂O₃，还含有SiO₂、Al₂O₃等杂质。工业上常采用固体碱熔氧化法用铬铁矿粉制备重铬酸钾，流程为：

已知：①NaFeO₂遇水强烈水解；
②重铬酸钾为橙红色针状晶体，溶于水，不溶于乙醇，有强氧化性；
③2CrO₄^2－ + 2H⁺Cr₂O₇^2－+ H₂O
（1）灼烧操作一般在坩埚中进行，下列物质适合用来制作此实验坩埚材料的是      

A．铁

B．氧化铝

C．石英

D．陶瓷

（2）①铬铁矿经粉碎处理的目的是                                            。
②写出Cr₂O₃和纯碱、氧气反应生成Na₂CrO₄的化学方程式为                ；
③NaFeO₂水浸时强烈水解生成氢氧化铁沉淀，离子方程式为___           ___。
（3）滤液1的成分除Na₂CrO₄、NaOH外，还含有（填化学式）            ，
（4）通过途径Ⅰ从Na₂CrO₄溶液获得K₂Cr₂O₇晶体，操作步骤有：“酸化”→加KCl固体→蒸发浓缩→操作a→过滤→洗涤→干燥。
① “酸化”步骤用醋酸调节溶液pH＜5，其目的是                 ；
②操作a的名称                            。

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr₂O₃，还含有SiO₂、Al₂O₃等杂质，以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的过程如下图所示。
已知：① NaFeO₂遇水强烈水解。
② Cr₂O₇^2－+ H₂O 2CrO₄^2－+ 2H⁺

（1）K₂Cr₂O₇中Cr元素的化合价是           。
（2）滤液1的成分除Na₂CrO₄、Na₂SiO₃外，还含有（填化学式）         ；
生成滤渣1中红褐色物质反应的化学方程式是。
（3）由滤液2转化为Na₂Cr₂O₇溶液应采取的措施是。
（4）煅烧铬铁矿生成Na₂CrO₄和NaFeO₂反应的化学方程式是             。
（5）莫尔法是一种沉淀滴定法，以Na₂CrO₄ 为指示剂，用标准硝酸银溶液滴定待测液，进行测定溶液中Cl^－的浓度。已知：

银盐 性质	AgCl	AgBr	AgCN	Ag2CrO4	AgSCN
颜色	白	浅黄	白	砖红	白
Ksp	1．34×10^－6	7．1×10^－7	1．1×10^－8	6．5×10^－5	1．0×10^－6

 
①滴定终点的现象是。
②若用AgNO₃溶液滴定NaSCN溶液，可选为滴定指示剂的是（选填编号）
A．NaCl       B．K₂CrO₄        C．BaBr₂

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     。

难溶性杂卤石(K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：
K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O(s) 2Ca^2＋＋2K^＋＋Mg^2＋＋4＋2H₂O
为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)₂溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

(1)滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)₂溶液能溶解杂卤石浸出K^＋的原因：_________________________________________________。
(3)“除杂”环节中，先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入________溶液调滤液pH至中性。

(4)不同温度下，K^＋的浸出浓度与溶浸时间的关系如图。由图可得，随着温度升高，
①________________________________________________________，
②________________________________________________________。
(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO₄(s)＋CaCO₃(s)＋
已知298 K时，K_sp(CaCO₃)＝2.80×10^－9，
K_sp(CaSO₄)＝4.90×10^－5，求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。

分子筛具有吸附能力强，热稳定性高等优良性能，使得分子筛获得广泛应用，某种型号分子筛的工业生产流程可表示如下：

在滴加氨水调节pH=9的过程中，若pH控制不当，会有Al(OH)₃生成，假设生产过程中铝元素、硅元素均没有损失，钠原子利用率为10%。
（1）分子筛的直径为4A(1A=10^－10m)称为4A型分子筛，当Na⁺被Ca²⁺取代时就制得5A型分子筛，当Na⁺被K⁺取代时就制得6A型分子筛。要高效分离正丁烷(分子直径为4．65A)和异丁烷(分子直径为5．6A)应该选用_______型分子筛。
（2）Al₂(SO₄)₃溶液与Na₂SiO₃溶液反应生成胶体的离子方程式为________________________
（3）该生产流程中所得滤液里含有的离子除H⁺、OH^－外，主要还有         等离子。检验其中金属阳离子的操作方法是            ；
（4）加NH₃•H₂O调节pH后，加热到90℃并趁热过滤的原因可能是                  。
（5）该生产流程中所得分子筛的化学式为                 。（用氧化物形式表示）

电子级钴的氧化物用于半导体工业和电子陶瓷等领域，是一种纯度很高的氧化物。其工业制取流程如下：

（1）实验室过滤所需的仪器有铁架台、铁圈、烧杯、          和漏斗。
（2）滤渣A的成分除过量的Co₃（PO₄）₃和Fe(OH)₃外还有          （填化学式），加入CO₃(PO₄)₂的目的是                。
（3）Co与稀硝酸反应生成 Co²⁺的离子方程式为：               。
（4）滤渣B经过反复洗涤、干燥后，进行灼烧，其热重分析图如下：写出下列化学反应方程式：

①AB段：                      ；
②BC段                    。

(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^-

高锰酸钾是中学常用的试剂。工业上用软锰矿制备高锰酸钾流程如下。

（1）写出实验室利用KMnO₄分解制取O₂的化学方程式                      
（2）KMnO₄稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是     

A．84消毒液(NaClO溶液)

B．双氧水

C．苯酚

D．75%酒精

（3）在滴定实验中，常用           （填“酸式”或“碱式”）滴定管量取KMnO₄溶液。
（4）写出反应①的化学方程式                                   
（5）操作Ⅰ的名称是       ；操作Ⅱ根据KMnO₄和K₂CO₃两物质在     （填
性质）上的差异，采用        （填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO₄粗晶体。
（6）上述流程中可以循环使用的物质有       、       （写化学式）,鉴于此现用100吨软锰矿（含MnO₂87.0%），理论上可生产KMnO₄晶体         吨（不考虑制备过程中原料的损失）。

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

硫酸铅广泛应用于制造蓄电池。利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产硫酸铅的流程如下：

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)＝4.9×10^－5，K_sp(PbSO₄)＝1.6×10^－8。
（1）已知步骤Ⅰ有NO产生，浸出液中含量最多的阳离子是Pb²⁺。分别写出PbO、Pb参加反应的离子方程式                             、                                  。
（2）步骤Ⅰ需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余，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                                           。

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       。