高中化学晶格能的应用试题

氯化亚铜（CuCl）是有机合成工业中应用较广泛的催化剂，它是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化。从酸性电镀废液（主要含Cu²⁺、Fe³⁺）中制备氯化亚铜的工艺流程如下：


请回答下列问题：
（1）电镀污泥的主要成分是          （写化学式）。
（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CuCl晶体时的最佳pH在     左右。
（4）析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，然后真空干燥、冷却，密封包装。真空干燥，密封包装的目的是                                                。  
（5）从滤液A中可回收的主要物质是                           （写化学式）。
（6）以碳棒为电极电解CuCl₂溶液可得到CuCl。写出电解CuCl₂溶液后的阴极上发生的反应为         

自洁面料就是在普通的面料纤维中加入一层薄薄的纳米二氧化钛。含有Fe₂O₃的钛铁矿（主要成分为FeTiO₃）制取纳米级TiO₂的流程如下：

（1）Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中的第________周期，第______族。
（2）步骤①加铁的目的是_________________；步骤②冷却的目的是_______________。
（3）上述制备二氧化钛的过程中，可以利用的副产物是______________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入___________________处理。
（4）由金红石制备单质钛，涉及到的步骤为：
TiO₂TiCl₄Ti 
已知：①C(s)+O₂(g)＝＝CO₂(g) △H＝ -393.5kJ·mol^-1
②2CO(g)+O₂(g)＝＝2CO₂(g) △H＝ -5665kJ·mol^-1
③TiO₂(s)+2Cl₂(g)＝＝TiCl₄(s)+O₂(g) △H＝ +41kJ·mol^-1
则TiO₂(s)+ 2Cl₂(g)+C(s)＝＝TiCl₄(s)+2CO(g)的△H＝____________。
反应TiCl₄+2Mg ＝＝ 2MgCl₂+Ti 在氩气氛中进行的理由是________________________。

硼镁泥主要成份是MgO(占35％)，还有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质。从硼镁泥中提取MgSO₄·7H₂O的流程如下：

已知：NaClO与Mn²⁺反应产生MnO₂沉淀．

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2
开始沉淀pH	2.3	4.0	7.6
完全沉淀pH	4.1	5.2	9.6

根据题意回答第（1）～（5）题：
（1）在酸解过程中，欲加快酸解时的化学反应速率，请提出两种可行的措施：        、        。
（2）加入的NaClO可与Mn²⁺反应：Mn²⁺ + ClO^－ + H₂O ＝ MnO₂↓ + 2H⁺ + Cl^－，还有一种离子也会被NaClO氧化，并发生水解，该反应的离子方程式为                               。
（3）滤渣的主要成份除含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂外，还有        。
（4）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如下表：

温度（℃）	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

“除钙”是将MgSO₄和CaSO₄混合溶液中的CaSO₄除去，根据上表数据，简要说明操作步骤是蒸发浓缩，           。“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，        __________    ，便得到了MgSO₄·7H₂O。
（5）实验中提供的硼镁泥共100 g，得到的MgSO₄·7H₂O为172.2 g，计算MgSO₄·7H₂O的产率为         。

（共12分）钛是21世纪金属。下面是利用钛白粉（TiO₂）生产海绵钛（Ti）的一种工艺流程：

已知：① Mg(s)＋Cl₂ (g)＝MgCl₂ (s)     △H＝－641 kJ·mol^－1
② Cl₂(g)＋1/2Ti (s)＝1/2TiCl₄ (l)  △H＝－385 kJ·mol^－1
（1）钛白粉是利用TiO^2＋发生水解生成钛酸（H₂TiO₃）沉淀，再煅烧沉淀制得的。
TiO^2＋发生水解的离子方程式为                                      。
（2）反应I在800～900℃下进行，还生成一种可燃性无色气体，该反应的化学方程式为        ；
反应II的热化学方程式为                                              。
（3）该工艺流程中，可以循环使用的物质有       （填化学式）。
（4）在800℃～1000℃时电解TiO₂也可制得海绵钛，装置如右图所示。图中b是电源的       极，阴极的电极反应式为                                      。

(16分) 以电解法生产金属锰产生的阳极泥中，其锰含量高达40%～50%，主要成分为MnO₂的水合物，且含有显著量的Pb²⁺、Sn²⁺等重金属杂质。本工艺采用的木屑富含的纤维素在较浓硫酸的作用下膨胀、水解生成还原糖，酸性条件下，可与二氧化锰反应生成可溶性的硫酸锰。


（1）工业上电解硫酸锰的水溶液生产金属锰，阳极的电极反应式为             。
（2）写出木屑水解反应的化学方程式：                          。配平浸出步骤反应方程式C₆H₁₂O₆ +   MnO₂ +   H₂SO₄→   MnSO₄ +    CO₂  +    H₂O
（3）若取消除酸操作步骤，将会产生      气体（填化学式）而污染环境；
（4）本工艺的一种副产品是重要的农业生产资料，写出其化学式         ；
（5）取一定量的阳极泥进行实验分析，得到如下图像。硫酸的最合适用量为      mL，若再增加硫酸的用量，将会导致        （填化学式）的消耗量增大。

（6）某阳极泥中MnO₂（相对分子质量为87）的质量分数为50.0%，将174g该阳极泥与320g36.5%的浓盐酸混合加热，则产生的氯气在标准状况下应少于    L。（假设阳极泥中的其它成分不参与反应）

锂被誉为“金属味精”，以LiCoO₂为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β-锂辉矿(主要成分为LiAlSi₂O₆，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：

已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
开始沉淀pH	2．7	3．7	9．6
完全沉淀pH	3．7	4．7	11

②Li₂CO₃在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃	0	10	20	50	75	100
Li2CO3的溶解度/g	1．539	1．406	1．329	1．181	0．866	0．728

请回答下列问题：
(1)用氧化物形式表示LiAlSi₂O₆的组成：________________________。
(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_________________________________。
(3)写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式：______________________________________。
(4)反应Ⅳ生成Li₂CO₃沉淀，写出在实验室中得到Li₂CO₃沉淀的操作名称___________，洗涤所得Li₂CO₃沉淀要使用______________ (选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是                        。
(5)电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是：__________________________。

(12分)利用铝灰(主要成分为Al、Al₂O₃、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)₂Cl]的一种工艺如下：

（1）气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃水解生成A的化学方程式为____________。“水解”采用90℃而不在室温下进行的原因是____。
（2）“酸溶”时，Al₂O₃发生反应的离子方程式为____。
（3）“氧化”时，发生反应的离子方程式为____。
（4）“废渣”成分为________(填化学式)。
（5）采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是____。

某工厂的电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物。为实现资源的回收利用并有效防止环境污染，设计如下工艺流程：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2
开始沉淀的pH	2.3	7.6	4.4
完全沉淀的pH	3.2	9.7	6.4

（1）酸浸后加入H₂O₂的目的是_____________。调pH步骤中加入的试剂最好是_____________（填化学式）。实验室进行过滤操作所用到的玻璃仪器有_____________。
（2）向CuSO₄溶液中加入一定量的NaCl、Na₂SO₃，可以生成白色的CuCl沉淀，写出该反应的化学方程式_____________。
（3）CuCl产品中CuCl的质量分数大于96.50%为国家合格标准。称取所制备的CuCl样品0.2500g置于一定量的0.5mol/LFeCl₃溶液中，待样品完全溶解后，加水20mL，用0.1000mol/L的Ce(SO₄)₂溶液滴定，到达滴定终点时消耗Ce(SO₄)₂溶液24.60mL。有关的化学反应为： Fe³⁺+CuCl═Fe²⁺+Cu²⁺+Cl^-，Ce⁴⁺+Fe²⁺═Fe³⁺+Ce³⁺，通过计算说明该CuCl样品_______________(填“符合”或“不符合”)国家标准。
（4）25℃时，K_sp[Fe(OH]₃]=4.0×10^-38．Fe³⁺发生水解反应Fe³⁺+3H₂O Fe(OH)₃+3H⁺，该反应的平衡常数为_____________．

麦秸杆、木屑等废料经干馏制燃料气过程中产生大量的废液，俗称木醋液（主要成分乙酸，还含少量的甲醇、苯酚、焦油等）。以木醋液与白云石（主要成分2MgCO₃·3CaCO₃，还含有SiO₂等杂质）等为原料，可制备出绿色环保型融雪剂CMA（醋酸钙、醋酸镁固体的混合物）。
CMA生产流程如下：

（1）步骤①发生反应的离子方程式为 ________________。
（2）滤渣1的主要成分为            （写化学式）；步骤②所得滤液常呈褐色，颜色除与木醋液中含有少量的有色焦油外，产生颜色的另一主要原因是            。
（3）步骤③是往滤液中加活性炭粉，可使滤液脱色，这是利用了活性炭具有          。
实验测知CMA中钙、镁离子的物质的量之比与出水率（与融雪效果成正比）的关系如图。

（4）由图知，当CMA中n(Ca²⁺)∶n(Mg²⁺)约为            时融雪的效果最好。（选填字母）
a．1∶2         b．3∶7          c．2∶3
步骤④的目的主要是                          ，                        。
（5）步骤⑥包含的操作有              、过滤、洗涤及干燥。

【化学—选修2：化学与技术】普通纸张的主要成分是纤维素。在早期的纸张生产中，常采用纸表面涂明矾的工艺，以填补其表面的微孔，防止墨迹扩散，请回答下列问题：
（1）人们发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损，严重威胁纸质文物的保存．经分析检验，发现酸性腐蚀主要与造纸中涂敷明矾的工艺有关，其中的化学原理是______________；为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂，该工艺原理的化学(离子)方程式为______________；
（2）为了保护这些纸质文物，有人建议采取下列措施：
①喷洒碱性溶液，如稀氢氧化钠溶液或氨水等．这样操作产生的主要问题是______________；
②喷洒Zn(C₂H₅)₂．Zn(C₂H₅)₂可以与水反应生成氧化锌和乙烷．用化学(离子)方程式表示该方法生成氧化锌及防止酸性腐蚀的原理______________；
（3）现代造纸工艺常用钛白粉(TiO₂)替代明矾．钛白粉的一种工业制法是以钛铁矿(主要成分为FeTiO₃)为原料按下列过程进行的，请完成下列化学方程式：
①______ FeTiO₃+____ C+___ Cl₂____ TiCl₄+___ FeCl₃+____CO
②______ TiCl₄+____ O₂____ TiO₂+____ Cl₂。

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见下表：

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）加入少量NaHCO₃的目的是               ，该工艺中“搅拌”的作用是                 。
（2）反应Ⅱ中的离子方程式为                ，在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，O₂的作用是                    。(用化学方程式表示)
（3）生产中碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在常温减压条件下的原因是                 。
（4）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Fe²⁺及NO₃^-。为检验所得产品中是否含有Fe²⁺，应使用的试剂为           。(填写字母)
A．氯水    B．KSCN溶液    C．NaOH溶液    D．酸性KMnO₄溶液

辉铜矿是冶炼铜的重要原料。
（1）工业上冶炼粗铜的某种反应为：Cu₂S+O₂=2Cu+SO₂①当产生标况下11.2L气体时，转移电子数目为           ；
②将粗铜进行电解精炼，粗铜应与外电源的             极相接；若精炼某种仅含杂质锌的粗铜，通电一段时间后测得阴极增重ag，电解质溶液增重bg，则粗铜中含锌的质量分数为                 ；
（2）将辉铜矿、软锰矿做如下处理，可以制得碱式碳酸铜：

① 步骤I中用稀硫酸浸取矿石，为提高浸取率可采取的措施有      （任写一种）。
② 步骤Ⅱ中调节浸出液pH=3.5的作用是                               ；
③ 步骤Ⅰ中发生如下3个反应，已知反应Ⅰ中生成的硫酸铁起催化作用。请写出反应Ⅲ的化学方程式。
Ⅰ．Fe₂O₃+3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃+3H₂O
Ⅱ．Cu₂S+ Fe₂(SO₄)₃ = CuSO₄+CuS+2FeSO₄
Ⅲ．                                    。
④步骤Ⅱ中，碳酸氢铵参与反应的离子方程式为                        。

用霞石岩(主要成分为Na₂O、K₂O、Al₂O₃、SiO₂)制碳酸钠、碳酸钾和氧化铝的工艺流程如下：已知：NaHCO₃溶液的pH约为8～9，Na₂CO₃溶液的pH约为11～12。

溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类，钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中。部分物质的溶解度如上图，根据题意回答下列问题：
（1）固体M的化学式是________，X物质是________。
（2）实验室进行煅烧操作时盛放固体物质的实验仪器是________，滤液W中主要含有的离子有________。
（3）碳酸化Ⅰ中发生主要反应的离子方程式是____________。
（4）操作Ⅰ是________(填写名称)，操作Ⅱ是________(选填编号)。
a．趁热过滤        b．冷却过滤       c．蒸馏      d．灼烧
（5）碳酸化Ⅱ调整pH＝8的目的是______，产品K₂CO₃中最可能含有的杂质是__________(写化学式)。

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）。

重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）为用途极广的铬化合物。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K₂Cr₂O₇晶体的过程
如下图所示：

已知：①K₂Cr₂O₇有强氧化性
②NaFeO₂遇水强烈水解
③Cr₂O₇^2－+ H₂O 2CrO₄^2－ + 2H⁺
请回答：
（1）煅烧铬铁矿生成Na₂CrO₄和NaFeO₂反应的化学方程式是　　　　　            。
（2）滤液1的成分除NaOH、Na₂CrO₄外，还含有（填化学式）　　　　　        ；
生成滤渣1中红褐色物质的反应离子方程式是　　　　　                 。
（3）由滤液2转化为Na₂Cr₂O₇溶液应加入的试剂是　　　　　 。
（4）向Na₂Cr₂O₇溶液中加入K₂SO₄固体，发生复分解反应而制得K₂Cr₂O₇。生成K₂Cr₂O₇晶体的过程是：加热浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥。试简述此法能够制得K₂Cr₂O₇晶体的原因是：                                                   ；
洗涤时应选用          （选填字母）。

A．蒸馏水

B．酒精

C．稀硫酸

D．饱和K2SO4溶液

（5 ）工业上常用Fe²⁺处理酸性K₂Cr₂O₇废水，先将Cr₂O₇^2— 转化为Cr³⁺，该反应的离子方程式为                            ，再调节溶液的pH使金属离子生成沉淀而除去。