高中化学晶格能的应用试题

铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al₂O₃和冰晶石(Na₃AlF₆)混合熔融电解制得。
①铝土矿的主要成分是Al₂O₃和SiO₂等。从铝土矿中提炼Al₂O₃的流程如下：

②以萤石(CaF₂)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：

回答下列问题：
（1）写出反应1的离子方程式________________________，                      。
（2）滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是___________，反应2的离子方程式为_____________。
（3）E可作为建筑材料，化合物C是___________，写出由D制备冰晶石的化学方程式____________。
（4）电解制铝的化学方程式是______________，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是___________。

硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个有一个奇迹。
（1）新型陶瓷Si₃N₄的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H₂的保护下，使SiCl₄与N₂反应生成Si₃N₄沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式      。
（2）一种用工业硅（含少量钾、钠、铁、铜的氧化物），已知硅的熔点是1420℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺主要流程如下:

①净化N₂和H₂时，铜屑的作用是：                    ；硅胶的作用是                   。
②在氮化炉中3SiO₂（s）+2N₂（g）=Si₃N₄（s） △H=－727.5kJ/mol，开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度                ；体系中要通入适量的氢气是为了                            。
③X可能是                （选填：“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”）。
（3）工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：

①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl₃遇水剧烈反应，写出该反应的化学方程式  。
②假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应I中HCl的利用率为90%，反应II中H₂的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl 和H₂的物质的量之比是                 。

碱式碳酸铜[CuCO₃·Cu(OH)₂]是一种用途广泛的化工原料，可用于作有机催化剂、颜料制造、原油贮存时脱碱等。用废杂铜(主要成分为Cu，还含有少量杂质Fe)制取碱式碳酸铜的工艺流程如图所示。

（1）步骤①浸出时，硝酸浓度不易过大，其原因是____。
（2）步骤②分离前需将溶液pH调节在4左右，其目的是                        ，所得废渣的主要成分为____________。
（3）步骤③合成时，采用将NaHCO₃溶液迅速投入Cu(NO₃)₂溶液中，其主要原因是            ；合成时发生反应的化学方程式为____________。
（4）本实验中两次用到固液分离，本实验中最适合固液分离的设备是____________。
（5）步骤⑤洗涤主要除去的杂质离子是              。
（6）准确称取所得产品m g，放入碘量瓶中，加入2 g KI及5 ml3 mol/L稀硫酸（两试剂均过量）摇匀并静置10 min(2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂)，再加入2 mL淀粉溶液，用c mol/L的Na₂S₂O₃标准溶液滴定(I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-)，到滴定终点时消耗Na₂S₂O₃标准溶液V mL，则样品中铜元素的质量分数为________。

磷及其化合物的应用非常广泛，以废铁屑等为原料合成磷酸亚铁锂的前驱体的制备流程如下：

回答下列问题：
（1） H₂ O₂的电子式为              ；Na₂HPO₄,的电离方程式为_____________。
（2）废铁屑要用热的Na₂CO₃溶液洗涤的目的是_____________。
（3）为了加快铁屑的溶解速率，除适当增大硫酸的浓度外，还可采取的措施是               （任写一种）；氧化时H₂O₂作              （填“氧化剂”或“还原剂”）。
（4）沉铁时，溶液中的Fe³⁺与HPO₄^2-反应生成FePO₄·2H₂O沉淀的离子方程式为               。
（5） FePO₄与Li₂CO₃及C在高温条件下生成LiFePO₄和CO的化学方程式为                 ；高温成型前，常向LiFePO₄中加入少量活性炭，其作用是可以改善成型后LiFePO4的导电性能和__________。

铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用图，如图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：

已知：
①铝土矿的主要成分是Al₂O₃，此外还含有少量SiO₂、Fe₂O₃等杂质；
②溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为：2Na₂SiO₃+2NaAlO₂+2H₂O═Na₂Al₂Si₂O₈↓+4NaOH
回答下列问题：
（1）溶解铝土矿时，其成分与NaOH溶液发生反应的离子方程式：              ．
（2）滤渣A的主要成分为             ；硅酸盐沉淀写成氧化物的形式是                ．
（3）在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂而不使用盐酸的原因是               ．
（4）若该工厂用mkg铝土矿共制得nkgAl（假设每步反应进行完全），则铝土矿中Al₂O₃的质量分数为      ．
（5）若将铝用酸溶解，下列试剂中最好选用            （填编号）．

A．浓硫酸

B．稀硫酸

C．稀HNO3

D．浓HNO3

（6）电解冶炼铝时用Na₃AlF₆作助熔剂，Na₃AlF₆是配合物，其中内界是         ，配位数为        ．

某化工厂以软锰矿、闪锌矿（除主要成分为MnO₂、ZnS外还含有少量的FeS、CuS、Al₂O₂等物质）为原料制取Zn和MnO₂．
（1）在一定条件下，将这两种矿粉在硫酸溶液中相互作用，配平如下的化学方程式：

（2）将所得含有Mn²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、Zn²⁺的酸性溶液按图1的工业流程进行处理得到溶液（Ⅳ）、电解溶液（Ⅳ）即得MnO₂和Zn．

a．操作中①中加Zn粉后发生反应的离子方程式为：              、            ．
b．操作②中加入MnO₂的作用是              ；反应的离子方程式是               ．
c．操作③中所加碳酸盐的化学式是              ．
（3）电解法制备高锰酸钾的实验装置示意图（图中阳离子交换膜只允许K⁺离子通过）：

①阳极的电极反应式为              ．
②若电解开始时阳极区溶液为1.0L0.40mol/LK₂MnO₄溶液，电解一段时间后，溶液中为6：5，阴极区生成生成KOH的质量为              ．（计算结果保留3位有效数字）
（4）已知25℃时，K_sp[Mg（OH）₂]=5.6×10^﹣12，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^﹣20，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^﹣38，K_sp[Al（OH）₃]=1.1×10^﹣33，
①在25℃下，向浓度均为0.1mol•L^﹣1的AlCl₃和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，先生成           沉淀（填化学式）
②用MgCl₂和AlCl₃的混合溶液（A）与过量氨水（B）反应，为使Mg²⁺、Al³⁺同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入               反应物．
③溶液中某离子物质的量浓度低于1.0×10^﹣5mol•L^﹣1时，可认为已沉淀完全．现向一定浓度的AlCl₃和FeCl₃的混合溶液中逐滴加入氨水，当Fe³⁺完全沉淀时，测定c（Al³⁺）=0.2mol•L^﹣1．此时所得沉淀中      （填“还含有”或“不含有”）Al（OH）₃．

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⁺以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为：3.7，6.5，9.7。
（1）浸取过程中提高浸出效率可采用的措施有                    （任答一条），ZnO和硫酸反应的化学方程式为                            。
（2）加入适量锌粉的作用为：①使溶液中的Fe³⁺转化为Fe²⁺；②                         。
（3）氧化过程中H₂O₂发生反应的离子方程式为                        。
（4）加入适量Ca(OH)₂调节溶液pH，促进Fe³⁺水解，Fe³⁺水解反应的平衡常数表达式K＝          ，Ca(OH)₂不能过量的原因是                                    。

铝是用途广泛的金属材料，目前工业上主要用铝土矿(主要成分含氧化铝、氧化铁)来制取铝，其常见的过程如下：

请回答下列问题：
（1）沉淀B的化学式为              ，溶液C中阴离子主要是             。
（2）操作Ⅰ是                （填操作名称）
（3）写出①过程中发生反应的离子方程式                      。
（4）Al(OH)₃沉淀必须进行洗涤才能通过操作Ⅳ获得纯净Al₂O₃，操作Ⅳ是            （填操作名称），简述洗涤沉淀的操作方法：                     。
（5）生产过程中，除水、CaO和CO₂可以循环使用外，还可循环使用的物质有       （填化学式）。
（6）电解Al₂O₃制取金属Al的阳极电极反应式为                       。

锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。某含锌矿的主要成分为ZnS（还含少量FeS等其他成分），以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示：

回答下列问题：
（1）硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，所产生焙砂的主要成分的化学式为            。
（2）焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸，该酸可用于后续的_______操作。
（3）浸出液“净化”过程中加入的主要物质为锌粉，其作用是__________________，反应的离子方程式为                         。
（4）电解沉积过程中的阴极采用铝板，阳极采用Pb-Ag合金惰性电极，阳极逸出的气体是                            。
（5）改进的锌冶炼工艺，采用了“氧压酸浸”的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质。“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为________。
（6）我国古代曾采用“火法”工艺冶炼锌。明代宋应星著的《天工开物》中有关于 “升炼倭铅”的记载：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，……，冷淀，毁罐取出，……，即倭铅也。”该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为              。（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，倭铅是指金属锌，碳生成CO）

锆（Zr）元素是核反应堆燃料棒的包裹材料，二氧化锆（ZrO₂）可以制造耐高温纳米陶瓷。我国有丰富的锆英石（ZrSiO₄）含Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃等杂质，碱熔法生产锆的流程如下：

已知25℃时部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Zr(OH)4	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀时pH	1.2	2.7	3.4	6.3
完全沉淀时pH	2.4	3.2	5.2	9.7

（1）完成高温熔融时的主要反应方程式：ZrSiO₄ + 4NaOH ＝  Na₂ZrO₃ +                +            
（2）为了提高浸出率可采取的方法有                 、             （列举两种）
（3）生成滤渣2的成分                          （用化学式表示）
（4）用氨水将滤液2的pH调至    ≤pH＜     ，目的是                         。
（5）往流程中滤渣1中加入盐酸溶液，过滤不溶物后，再将滤液在不断通入         气流同时蒸发结晶，可回收得到铁的氯化物FeCl₃晶体。

石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含SiO₂（7.8%）、Al₂O₃（5.1%）、Fe₂O₃（3.1%）和MgO（0.5%）等杂质，设计的提纯与综合利用工艺如下：

（注：SiCl₄的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃）
（1）向反应器中通入Cl₂前，需通一段时间N₂，主要目的是_________________。
（2）高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，写出由气体II中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_________________。
（3）步骤①为：搅拌、过滤，所得溶液IV中的三种阴离子是____________。
（4）由溶液IV生成沉淀V的反应的离子方程式为_____________，100kg初级石墨最多可获得V的质量为___________kg。

（5）使用上面提纯得到的石墨电极电解NO可制得 NH₄NO₃酸性溶液，其工作原理如下图所示，① 试写出电解池阴极的电极反应式                      。② 为使电解产物全部转化为NH₄NO₃，需补充物质A，A是           ，说明理由：                    。

镍是有机合成的重要催化剂，某化工厂有含镍催化剂废品（主要成分是镍、杂质是铁、铝单质及其化合物，还有少量难溶性杂质）。某学习小组设计如下流程利用含镍催化剂废品制备硫酸镍晶体：

几种难溶碱开始沉淀和完全沉淀的pH：

沉淀物	开始沉淀	完全沉淀
Al（OH）3	3.8	5.2
Fe（OH）3	2.7	3.2
Fe（OH）2	7.6	9.7
Ni（OH）2	7.1	9.2

回答下列问题：
（1）溶液①中含金属元素的离子是_________________。
（2）用离子方程式表示加入双氧水的目的___________；双氧水可以用下列物质替代的是_______。
A．氧气           B．漂白液          C．氯气        D．硝酸
（3）操作a和c需要共同的玻璃仪器是_____________；操作C的名称是______________。
（4）如果加入双氧水量不足或“保温时间较短”，则所制备的产品可能含有的杂质为_____________；请选择合适的试剂，设计实验证明产品中是否含“杂质” ______________。
（5）含镍金属氢化物MH－Ni燃料电池是一种绝色环保电池，广泛应用于电动汽车。其中M代表储氢合金，MH代表金属氢化物，电解质溶液可以是KOH水溶液．它的充、放电反应为：xNi(OH)₂+M  MH_x+xNiOOH；电池充电过程中阳极的电极反应式为_____________，放电时负极的电极反应式为___________。

碱式氧化镍（NiOOH）可用作镍氢电池的正极材料。以含镍（Ni²⁺）废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下：

（1）加入Na₂CO₃溶液时，确认Ni²⁺已经完全沉淀的实验方法是______________________________，过滤时需用到的玻璃仪器有烧杯、_______________________。
（2）写出碳酸镍与稀硫酸反应的离子方程式：_____________________。
（3）硫酸镍溶液可用于制备合成氨的催化剂Co_nNi(_1-n) Fe₂ O₄。如图表示在其他条件相同时合成氨的相对初始速率随催化 剂中n值变化的曲线，由图分析可知Co²⁺、 Ni²⁺两种离子中催化效果更好的是_________。

（4）写出在空气中加热Ni(OH)₂制取NiOOH的化学方程式：__________________________。

“烂版液”是制印刷锌板时，用稀硝酸腐蚀锌板后得到的“废液”(含有少量的Cl^－、Fe^3＋)，某化学兴趣小组拟用“烂版液”制取Zn(NO₃)₂·6H₂O的过程如下：

已知：Zn(NO₃)₂·6H₂O是一种无色晶体，水溶液呈酸性，Zn(NO₃)₂能与碱反应，得到的产物具有两性。
生成氢氧化物沉淀的pH

	Fe(OH)3	Zn(OH)2
开始沉淀时	1.5	8.0
完全沉淀时	2.8	11.1

注： 金属离子的起始浓度为0.1 mol/L
回答下列问题：
（1）“烂版液”中溶质的主要成分是Zn(NO₃)₂，若稀硝酸腐蚀锌板产生的气体为N₂O，写出稀硝酸腐蚀锌板反应的主要化学方程式______________________。
（2）在操作①中保持pH＝8的目的是_________________________________。
（3）沉淀Ⅰ的主要成分是___________________________________________。
（4）操作③中调节pH的范围是_______________；目的是_____________________________________。

铁及其化合物在日常生活中应用广泛，请根据下列实验回答问题：
（1）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀的正极反应式为                              。
（2）生铁中含有一种铁碳化合物X（Fe₃C），X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性氧化物Y，Y可溶于过量盐酸，形成黄绿色的溶液，写出Y与盐酸反应的化学方程式                  。
（3）某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl₂·H₂O的工艺流程如下：

已知：Fe(OH)₂、Fe(OH)₃、Cu(OH)₂沉淀完全时的pH值分别为9.7、3.3、6.4。
试回答下列问题：
①试剂F应选用         （填编号）。
A.Cl₂         B.NaClO         C.HNO₃       D.浓硫酸
理由是                                                  。
②为了获得晶体，对滤液B进行的操作是蒸发浓缩，趁热过滤，滤液经冷却结晶，过滤得到产品。分析有关物质的溶解度曲线（如图），“趁热过滤”得到的固体是                      。