高中化学晶格能的应用试题

红矾钠(重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇·2H₂O)是重要的基本化工原料，在印染工业、电镀工业和皮革工业中做辅助剂，在化学工业和制药工业中也可做氧化剂，应用领域十分广泛。实验室中红矾钠可用一种铬铁矿(主要成分：FeO·Cr₂O₃，还含有少量的Al₂O₃)通过以下过程来制取。

回答下列问题：
(1)步骤Ⅰ中反应化学方程式为4FeO₂·Cr₂O₃(s)＋8Na₂CO₃(s)＋7O₂(g)=8Na₂CrO₄(s)＋2Fe₂O₃(s)＋8CO₂(g)。
①在实验室，步骤Ⅰ应在________(填“陶瓷”或“铁”)坩埚中完成。
②在常温下该反应速率极慢，下列措施中能使反应速率增大的是________(填字母)。
A．将原料粉碎　B．增加纯碱的用量　C．升高温度
(2)步骤Ⅱ中NaOH的作用是________________________(用化学反应方程式表示)。
(3)步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为________；反应完成的标志是________。
(4)利用下面的复分解反应，将红矾钠与KCl固体按12物质的量之比混合溶于水后经适当操作可得到K₂Cr₂O₇晶体：Na₂Cr₂O₇＋2KCl=K₂Cr₂O₇＋2NaCl(已知：温度对氯化钠的溶解度影响很小，对重铬酸钾的溶解度影响较大)
基本实验步骤为①溶解；②________；③________；④冷却，结晶，再过滤得K₂Cr₂O₇晶体。其中③应在________(填“高温”或“低温”)条件下进行。

氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu^2＋、Fe^3＋)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下：

金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。

【已知：金属离子浓度为1 mol·L^－1时，Fe(OH)₃开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0，Cu(OH)₂开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】请回答下列问题：
(1)酸浸时发生反应的离子方程式是________；析出CuCl晶体时的最佳pH在________左右。
(2)铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为____________________________。
(3)析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是____________________________________________。
(4)产品滤出时所得滤液的主要分成是________，若想从滤液中获取FeSO₄·7H₂O晶体，还需要知道的是__________________。
(5)若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜，试写出该反应的化学方程式：______________________。为提高CuCl的产率，常在该反应体系中加入稀碱溶液，调节pH至3.5。这样做的目的是__________________________________________。

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)化合物FeTiO₃中铁元素的化合价是________。
(2)滤渣A的成分是________。
(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的关系如图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是________________________________。

(5)反应③的化学方程式是________________________。
(6)由滤液D制备LiFePO₄的过程中，所需17%双氧水与H₂C₂O₄的质量比是________。
(7)若采用钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)和磷酸亚铁锂(LiFePO₄)做电极组成电池，其工作原理为Li₄Ti₅O₁₂＋3LiFePO₄Li₇Ti₅O₁₂＋3FePO₄，该电池充电时阳极反应式是____________________。

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。请结合右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。

（1）以硫酸工业的尾气、氨水、石灰石、焦炭及碳酸氢铵和KCl为原料可以合   成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸氢铵等物质．合成路线如下：

① 生产过程中，反应Ⅰ中需鼓入足量空气，试写出该反应的总方程式                         。
② 反应Ⅱ中需要向溶液中加入适量的对苯二酚等物质（已知对苯二酚具有很强的还原性），其作用可能是           。
③ 反应Ⅲ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为             。
④ 能用于测定尾气中SO₂含量的是            。

A．滴有酚酞的NaOH溶液	B．酸性KMnO4
C．滴有淀粉的碘水	D．BaCl2溶液．

（2）已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
负极：Pb-2e^－＋SO₄^2－＝PbSO₄    正极：PbO₂＋4H^＋＋SO₄^2-＋2e^－=PbSO₄＋2H₂O
如果用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制取Cl₂，已知某铅蓄电池中硫酸溶液的体积为0.80L，电解前硫酸溶液浓度为4.50mol.L^-1，当制得29.12 L Cl₂时（指在标准状况下），求理论上电解后电池中硫酸溶液的浓度为（假设电解前后硫酸溶液的体积不变）________ mol.L^-1。

氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下：


提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO₂。
回答下列问题：
(1)反应②中除掉的杂质离子是__________，发生反应的离子方程式为__________；在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是________________。
(2)反应③的反应类型为____________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有______________。
(3)反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________。
(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO₃·xZn(OH)₂，取干燥后的滤饼11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g，则x等于__________。

利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe₃O₄胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图如下：

已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似，请回答下列问题：
(1)用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有________。

A．去除油污

B．溶解镀锌层

C．去除铁锈

D．钝化

(2)调节溶液A的pH可产生Zn(OH)₂沉淀，为制得ZnO，后续操作步骤是________。
(3)由溶液B制取Fe₃O₄胶体粒子的过程中，须持续通入N₂，其原因是
_______________________________________________________________
(4)Fe₃O₄胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离？__________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________。
(5)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定产物Fe₃O₄中的二价铁含量。若需配制浓度为0.010 00 mol·L^－1的K₂Cr₂O₇标准溶液250 mL，应准确称取________ g K₂Cr₂O₇(保留4位有效数字，已知MK₂Cr₂O₇＝294.0 g·mol^－1)。配制该标准溶液时，下列仪器中不必要用到的有________(用编号表示)。
①电子天平　②烧杯　③量筒　④玻璃棒
⑤容量瓶 ⑥胶头滴管　⑦移液管
(6) 滴定操作中，如果滴定前装有K₂Cr₂O₇标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，而滴定结束后气泡消失，则测定结果将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

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：

(1)MgCO₃与稀硫酸反应的离子方程式为_______________________________________
(2)加入H₂O₂氧化时，发生反应的化学方程式为____________________________
(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中盛放的溶液可以是________(填字母)。
a．NaOH溶液  b．Na₂CO₃溶液c．稀硝酸  d．KMnO₄溶液
③A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应，产物中元素的最高价态为＋4，写出该反应的离子方程式：____________________。

碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防治碘缺乏病，KI、KIO₃曾先后用于加碘盐中。
(1)工业上可以通过铁屑法生产KI，其工艺流程如下：

①反应Ⅰ生成铁与碘的化合物，若该化合物中铁元素与碘元素的质量比为21∶127，则加入足量碳酸钾时，反应Ⅱ的化学方程式为____________________。
②操作A包括__________________；用冰水洗涤的目的是__________________。
(2)KIO₃可以通过H₂O₂氧化I₂先制得HIO₃，然后再用KOH中和的方法进行生产。
①烹饪时，含KIO₃的食盐常在出锅前加入，其原因是_____________________________
②若制得1 284 kg KIO₃固体，理论上至少需消耗质量分数为30%的双氧水________ kg。
③KIO₃还可通过下图所示原理进行制备。电解时总反应的离子方程式为____________。若忽略溶液体积的变化，则电解结束后阴极区的pH与电解前相比________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

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	Cu(OH)2	Pb(OH)2	Mn(OH)2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2	8.0	8.3
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7	8.8	9.8

 
请回答下列问题：
(1)酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是__________________。
(2)酸浸后的溶液中含有Mn^2＋、SO₄^2—，另含有少量Fe^2＋、Fe^3＋、Al^3＋、Cu^2＋、Pb^2＋等，其除杂过程如下：
①加入MnO₂将Fe^2＋氧化，其离子反应方程式为__________________________。
②加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，其主要目的是
_____________________________________________________________。
③加入BaS，除去Cu^2＋、Pb^2＋后，再加入NaF溶液，除去______________________。
(3)从溶液A中回收的主要物质是________________，该物质常用作化肥。
(4)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Mn^2＋转化为MnO₂，制得优质MnO₂。写出Mn₃O₄与稀硫酸反应的化学方程式：______________________________。

硅酸钠是一种重要的无机功能材料,某研究性学习小组设计的利用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铁等杂质)制备硅酸钠的流程如下:

(1)石英砂加水洗涤的目的是                     。
研磨后加入NaOH溶液溶解的离子方程式是                             　。
(2)实验室进行蒸发操作要用到的仪器有铁架台(含铁圈)、　　　　和　　　　。
(3)残渣Ⅰ的成分是　　　　(填化学式)。将残渣Ⅰ溶于盐酸,再加入NaOH溶液得到沉淀,将该沉淀加入到NaClO和NaOH混合溶液中可制得一种优质净水剂,完成反应的离子方程式:　　 　　　+　ClO^-+　OH^-　　 　　　+　Cl^-+　H₂O
(4)按上述流程制得的硅酸钠晶体可表示为Na₂O·nSiO₂,若石英砂的质量为10.0 g,其中含SiO₂的质量分数为90%,最终得到硅酸钠晶体15.2 g,则n=　　　　。

工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS₂,杂质不溶于水和酸)为原料,制备蓝色晶体G,其化学式为[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O,涉及流程如下:

已知25 ℃时,几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表:

	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)3
Ksp	8.0×10^-16	2.2×10^-20	4.0×10^-38
完全沉淀pH	≥9.6	≥6.4	≥3.2

 
(1)加快黄铜矿焙烧速率,可采用的措施有                                            (写两种)。
(2)加入双氧水可能发生反应的离子方程式为                                                   ;
试剂X的化学式为　　　　　　　　。
(3)常温下,0.1 mol/L试剂Y的pH=11,则该温度下,试剂Y的电离常数为　　　　,用pH试纸测该溶液pH的方法是                        　。
(4)已知Cu(OH)₂+4NH₃·H₂O[Cu(NH₃)₄]²⁺+2OH^-+4H₂O,写出该反应的平衡常数表达式:　　　　　　　　。
(5)在溶液N中加入乙醇的目的是                                                  　。

硫铁矿烧渣是一种重要的化工生产中间产物,主要成分是Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和二氧化硅等。下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁的流程图:

(1)实验室实现“操作Ⅰ”所用的玻璃仪器有　　　　、玻璃棒和烧杯。“操作Ⅲ”系列操作名称依次为　　　　、　　　　、过滤和洗涤。 
(2)“酸溶”过程中Fe₃O₄溶解的化学反应方程式为                                           。
(3)硫铁矿烧渣在“酸溶”前要粉碎的主要目的是                                              。
(4)实验室检验“反应Ⅰ”已经完全的试剂是　　　　,现象是                                   。
(5)加入适量H₂O₂的目的是氧化Fe²⁺,写出H₂O₂氧化Fe²⁺为Fe³⁺的离子方程式:                             。

焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）常用作食品漂白剂。其制备工艺流程如下：

已知：反应Ⅱ包含2NaHSO₃Na₂S₂O₅＋H₂O等多步反应。
（1）反应I的化学方程式为：                                    。
（2）“灼烧”时发生反应的化学方程式：                                    。
（3）已知Na₂S₂O₅与稀硫酸反应放出SO₂，其离子方程式为：                         。
（4）副产品X的化学式是                   。
（5）为了减少产品Na₂S₂O₅中杂质含量，需控制反应Ⅱ中气体与固体的物质的量之比约为             。检验产品中含有碳酸钠杂质所需试剂是                  （填编号）
①酸性高锰酸钾；②品红溶液；③澄清石灰水；④饱和碳酸氢钠溶液；⑤NaOH；⑥稀硫酸

I．利用含锰废水（主要含Mn²⁺、SO、H⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Cu²⁺）可制备高性能磁性材料碳酸锰（MnCO₃）。其中一种工业流程如下：

已知某些物质完全沉淀的pH如下表：

回答下列问题：
（1）过程②中，所得滤渣的主要成分是                            。
（2）过程③中，发生反应的离子方程式是                                     。
（3）过程④中，若生成的气体J可使澄清石灰水变浑浊，则生成MnCO₃的反应的离子方程式是                                                                             。
（4）由MnCO₃可制得重要的催化剂MnO₂：2MnCO₃+O₂=2MnO₂+2CO₂。
现在空气中加热460．0 g MnCO₃，得到332．0 g产品，若产品中杂质只有MnO，则该产品中MnO₂的质量分数是           （用百分数表示，小数点后保留1位）。
Ⅱ．常温下，浓度均为0．1 mol／L的下列六种溶液的pH如下表：

（1）上述盐溶液中的阴离子，结合H⁺能力最强的是                     。
（2）根据表中数据判断，浓度均为0．0l mol／L的下列物质的溶液中，酸性最强的是
（填序号）。
A．HCN     B．HC1O      C．C₆H₅OH      D．CH₃ COOH    E．H₂ CO₃
（3）据上表数据，请你判断下列反应不能成立的是        （填序号）。
A．HCN+ Na₂ CO₃=NaHCO₃+NaCN
B．CH₃ COOH+NaCN=CH₃ COONa+HCN
C．CO₂ +H₂O+2C₆ H₅ONa=Na₂ CO₃ +2C₆ H₅OH
D．CH₃ COONa+HClO=NaClO十CH₃ COOH