高中化学晶格能的应用试题

废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下：

(1)电解时废旧刀具做阳极，不锈钢做阴极，HCl溶液为电解液。阴极主要的电极反应式为                                                   。
(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是           。回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是回收利用其中的           。
(3)溶液Ⅰ的主要成分是           。洗涤CoC₂O₄不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会造成环境污染，原因是                                         。
(4)将Co₂O₃还原成Co粉的化学反应方程式为                                        。

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

 

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。

【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—选修2 化学与技术】
最近，我国利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功。具体生产流程如图：

回答下列问题：
（1）实验室模拟萃取槽需要用到玻璃仪器为：            ，操作b的名称是______________。
（2）装置a中生成两种酸式盐，它们的化学式分别是_______________。
（3）依题意猜测固体A中一定含有的物质的化学式是____________________(结晶水部分不写)。
（4）热交换器是实现冷热交换的装置。化学实验中也经常利用热交换来实现某种实验目的，气、液热交换时通常使用的仪器是________________________。
（5）制硫酸所产生的尾气除了含有N₂、O₂外，还含有SO₂，微量的SO₃和酸雾。能用于测定硫酸尾气中SO₂含量的是___________________。

A．NaOH溶液、酚酞试液	B．KMnO4溶液、稀硫酸
C．碘水、淀粉溶液	D．氨水、酚酞试液

(12分)工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO₂的工艺流程如下：

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	Pb(OH)2	Mn(OH)2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	8.0	8.3
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	8.8	9.8

请问答下列问题：
（1）为了提高锰矿中锰元素的浸取率，可采取的措施为              。
（2）写出焙烧过程反应的化学方程式                                。 
（3）MnO₂粗品中含有少量Mn₃O₄，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO₄和MnO₂，然后再用氧化剂将Mn²⁺转化为MnO₂，制得优质MnO₂。写出Mn₃O₄与稀硫酸反应离子方程式：
                               。
（4）某兴趣小组在实验室中除去酸浸后的溶液有少量Fe²⁺、Fe³⁺．A1³⁺、Pb²⁺等，得到只含的Mn²⁺、 SO₄^2-的溶液，其除杂过程设计如下：

①加入MnO₂氧化时发生的离子方程式为                        。  
②试剂X最好选用              (填字母)。
a．NaOH 溶液  b。KMnO₄溶液   c。稀硝酸  d．MnCO₃
③滤渣的成分是                     。

工业上常用铬铁矿（有效成份为FeO·Cr₂O₃，主要杂质为SiO₂、Al₂O₃）为原料生产重铬酸钾（K₂Cr₂O₇），实验室模拟工业法用铬铁矿制重铬酸钾的主要工艺流程如下图，涉及的主要反应是：6FeO·Cr₂O₃＋24NaOH＋7KClO₃=12Na₂CrO₄＋3Fe₂O₃＋7KCl＋12H₂O，试回答下列问题：

（1）⑤中溶液金属阳离子的检验方法是                                。
（2）步骤③被沉淀的离子为（填离子符号）                             。
（3）在反应器①中，二氧化硅与纯碱反应的化学方程式为：                  。
（4）烟道气中的CO₂可与H₂合成甲醇。CH₃OH、H₂的燃烧热分别为：ΔH=－725.5 kJ/mol、ΔH=－285.8 kJ/mol，写出工业上以CO₂、H₂合成CH₃OH的热化学方程式：            。
（5）2011年云南曲靖的铬污染事件，说明含铬废渣（废水）的随意排放对人类生存环境有极大的危害。电解法是处理铬污染的一种方法，金属铁作阳极、石墨作阴极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，一段时间后产生Fe(OH)₃和Cr(OH)₃沉淀。
①写出电解法处理废水的总反应的离子方程式                               。
②已知Cr(OH)₃的K_sp=6.3×10^–31，若地表水铬含量最高限值是0.1 mg/L，要使溶液中c(Cr³⁺)降到符合地表水限值，须调节溶液的c(OH^-)≥     mol/L（只写计算表达式）。

从化工厂铬渣中提取硫酸钠的工艺如下：

已知：①铬渣含有Na₂SO₄及少量Cr₂O₇^2-、Fe³⁺；②Fe³⁺、Cr³⁺完全沉淀（c ≤1.0×10^-5 mol·L^-1）时pH分别为3.6和5。
（1）“微热”除能加快反应速率外，同时还可以        ，滤渣A为        （填化学式）。
（2）根据溶解度（S）∽温度（T）曲线，操作B的最佳方法为        （填字母序号）

A．蒸发浓缩，趁热过滤
B．蒸发浓缩，降温结晶，过滤
（3）酸化后Cr₂O₇^2－可被SO₃^2-还原成Cr³⁺，离子方程式为：                       ；酸C为       ，Cr(OH)₃的溶度积常数Ksp[Cr(OH)₃]＝                  。
（4）根据2CrO₄^2－＋2H⁺  Cr₂O₇^2－＋H₂O设计图示装置（均为惰性电极）电解Na₂CrO₄溶液制取Na₂Cr₂O₇，图中右侧电极连接电源的     极，其电极反应式为                     。

以铝灰（主要成分为Al、Al₂O₃，另有少量CuO、SiO₂、FeO和Fe₂O₃杂质）为原料，可制得液体聚合氯化铝Al_m（OH）_nCl_3m-n，生产的部分过程如下图所示（部分产物和操作已略去）。

已知某些硫化物的性质如下表：

（1）操作I是              。Al₂O₃与盐酸反应的离子方程式是                              。
（2）滤渣2为黑色，该黑色物质的化学式是                           。
（3）向滤液2中加入NaClO溶液至不再产生红褐色沉淀，此时溶液的pH约为3．7。NaClO的作用是                            。
（4）将滤液3的pH调至4．2～4．5，利用水解反应得到液体聚合氯化铝。反应的化学方程式是                                。
（5）将滤液3电解也可以得到液体聚合氯化铝。装置如图所示（阴离子交换膜只允许阴离子通过，电极为惰性电极）。

①写出阴极室的电极反应：                                           。
②简述在反应室中生成聚合氯他铝的原理：                                        。

[化学——选修2：化学与技术]（15）
工业上可用食盐和石灰石为主要原料，经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题：
（1）卢布兰芳是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料，在高温下进行煅烧，再浸取，结晶而制得纯碱。
①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为___________；
②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为___________（已知产物之一为CaS）；
（2）氨碱法的工艺如下图所示，得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。

①图中的中间产物C是_______，D_______。（写化学式）；
②装置乙中发生反应的化学方程式为_______；
（3）联合制碱法对氨碱法的改进，其优点是______________；
（4）有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石为原料制碳酸钾。请结合下图的溶解度（S）随温度变化曲线，分析说明是否可行？__________。

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。

（1）粗硅藻土高温煅烧的目的是                    。
（2）反应Ⅱ中加入过量氢氧化钠的作用是                                    。
（3）反应Ⅲ中生成Al(OH)₃沉淀的离子方程式是                              ；氢氧化铝常用作阻燃剂，其原因是                。
（3）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中如何判断固体反应完成？请设计实验说明                                       。
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                    。

CaCl₂常用于冬季道路除雪，建筑工业的防冻等，实验室常用作干燥剂。工业上常用大理石（含有少量Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等杂质）来制备。下图为实验室模拟其工艺流程：

已知：常温下，溶液中的Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为：3.7，4，9.7。
（1）写出反应Ⅰ中主要反应的离子方程式：             。
（2）反应Ⅱ中的化学方程式：              。
（3）反应Ⅲ中必须控制加入Ca(OH)₂的量，使溶液的pH约为8.0，此时沉淀a的成分为：            ，若pH过大，则可能发生副反应的离子方程式：                 。
（4）实验用所示装置进行反应Ⅰ时，利用制取CO₂进行有关性质实验，

①若烧杯中溶液为硅酸钠，则实验现象为                   
②若烧杯中溶液为偏铝酸钠溶液，一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为了避免固体C减少，可采取的改进措施是              。

亚氯酸钠(NaClO₂)是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。工业设计生产NaClO₂的主要流程如下：

（1）A的化学式是         ，装置III中A在        极区产生。
（2）II中反应的离子方程式是                。
（3）通电电解前，检验III中阴离子的方法和步骤是                 。
（4）为防止II中制备的NaClO₂被还原成NaCl，应选合适的还原剂，除双氧水外，还可以选择的还原剂是         (填字母编号)。
a．Na₂O₂       b．FeCl₂       c．Na₂S
（5）常温时，HClO₂的电离平衡常数Ka=1．0710^-2mol·L^-1，II中反应所得NaClO₂溶液(含少量NaOH)的pH=13，则溶液中=         。
（6）气体a、b与氢氧化钠溶液可构成燃料电池，用该电池电解200 mL 0．5 mol·L^-1的CuSO₄溶液，生成铜3．2 g，此时所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是            

某铝土矿中主要含有Al₂O₃、Al(OH)₃、AlO(OH)，还含有Fe₂O₃等杂质。利用拜耳法生产氧化铝的流程如下图所示：

⑴粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行，其目的是     。
⑵AlO(OH)与NaOH反应的化学方程式为     。
⑶在稀释、结晶过程中：稀释的目的是     ；加Al(OH)₃晶核的目的是促进Al(OH)₃的析出。上述“稀释、结晶”工艺，也可用通入足量的     气体的方法来代替。
⑷浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO₂而含有杂质，该杂质可通过苛化反应除去，写出苛化反应的化学方程式：     。
⑸该生产流程能实现     （填化学式）的循环利用。

工业上利用软锰矿浆烟气脱硫吸收液制取电解锰，并利用阳极液制备高纯碳酸锰、回收硫酸铵的工艺流程如下(软锰矿的主要成分是MnO₂，还含有硅、铁、铝的氧化物和少量重金属化合物等杂质)：

（1）一定温度下，“脱硫浸锰”主要产物为MnSO₄，该反应的化学方程式为       。
（2）“滤渣2”中主要成分的化学式为       。
（3）“除重金属”时使用(NH₄)₂S而不使用Na₂S的原因是       。
（4）“电解”时用惰性电极，阳极的电极反应式为       。
（5）“50℃碳化”得到高纯碳酸锰，反应的离子方程式为       。“50℃碳化”时加入过量NH₄HCO₃，可能的原因是：使MnSO₄充分转化为MnCO₃；       ；       。