高中化学晶格能的应用试题

某化工厂冶炼金属、回收硫的工艺流程如下：

I．回收硫
（1）工业上，采用饱和亚硫酸钠溶液吸收烟气中二氧化硫，写出离子方程式：                  。然后，加热吸收液收集SO₂。将二氧化硫、空气在稀硫酸中构成原电池，负极反应式为                       。
II．冶炼铜
（2）工业上，火法冶炼铜分两步：第一步，含铜矿（主要成分是Cu₂S）在空气中煅烧生成氧化亚铜和刺激性气味气体；第二步，氧化亚铜和铜矿在高温下反应生成铜和刺激性气体。写出冶炼铜的总反应方程式：                         。
（3）用电解法精炼粗铜（含银、金、铁、锌杂质），装置如图所示。下列说法不正确的是           。

A．Y极为粗铜、X极为纯铜

B．X极净增质量等于Y极净减质量

C．铜盐溶液作精炼铜的电解质溶液

D．若电路有1 mol电子转移，则X极净增32 g

（4）几种金属离子的沉淀pH：

金属氢氧化物	开始沉淀pH	完全沉淀的pH
Fe(OH)3	2．7	3．7
Fe(OH)2	7．6	9．7
Cu(OH)­2	4．6	6．4
Zn(OH)2	5．9	8．9

铜盐溶液中Fe²⁺、Zn²⁺对精炼铜可能会产生影响。工业上，除去Fe²⁺方法是，在酸性混合溶液中加入              (选填：双氧水、次氯酸钠、氯水或高锰酸钾溶液)将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，离子方程式为             。加入碱调节溶液pH范围为              。

高铁酸钾(K₂FeO₄)是新型多功能水处理剂，碱性条件下性质稳定，其生产过程如下：

请回答下列问题
（1）氯碱工业制Cl₂的化学反应方程式                                  ；
（2）生成“反应液Ⅱ”的离子方程式是      ；（3）使用碱性KClO的原因是    ；
（4）从“反应液II”中分离出K2FeO4后 ，副产品是KCl和      (填化学式)，该混合物可用         方法分离提纯（填字母序号）；

A．过滤

B．分液

C．蒸馏

D．重结晶

（5）工业生产3.96t K₂FeO₄，理论上消耗Cl₂的物质的量为______mol。

（选考）【化学—选修2：化学与技术】
近年来，为提高能源利用率，西方提出共生理念——为提高经济效益，人类生产活动尽可能多功能化。共生工程将会大大促进化学工业的发展。
（1）由于共生工程的应用，利用发电厂产生的SO₂制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO₂＋O₂＋2H₂O＝2H₂SO₄，该电池电动势为1.06V。实际过程中，将SO₂通入电池的   极（填“正”或“负”），负极反应式为           ；用这种方法处理SO₂废气的优点是                   。
（2）以硫酸工业的SO₂尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下：

① 生产中，向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是         。
② 下列有关说法正确的是              (填序号)。

A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙

B．反应III中发生反应的化学方程式为CaSO4＋4CCaS＋4CO↑

C．反应IV需控制在60～70℃，目的之一是减少碳酸氢铵的分解

D．反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥

③ 反应V中选用了40%的乙二醇溶液做溶剂，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液做溶剂的原因是                                。
④（NH₄)₂SO₃可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式                     。

工业上可以从电解铜的阳极泥中提取很多重要物质，其工艺流程如下：

已知：①阳极泥的主要化学成分，如表1所示
表一

主要成份	Cu    Ag     Au      Se     Te
百分含量/%	23．4    12．1     0．9     6．7     3．1

 
②温度和硫酸浓度对阳极泥中各组分浸出率的影响，如表2所示
表二

	固定浸出温度			固定H2SO4浓度
H2SO4浓度 mol/L	浸出率/%		浸出温度/℃	浸出率/%
Cu  Ag  Au  Se  Te		Cu  Ag  Au  Se  Te
4	95．1 4．67  <0．2  0．83 8．93		30	87．1 4．58  <0．2 0．08 6．83
3	94．5 4．65  <0．2  0．28 6．90		40	94．5 4．65  <0．2  0．28 6．90
2	78．1 2．65  <0．2  0．05 2．85		50	96．1 5．90  <0．2  0．64 8．73

 
（1）步骤I的主要目的为浸出铜，此过程中发生的主要反应的化学方程式为____________分析表2数据，可知步骤I最适合的条件为                   。
（2）步骤Ⅱ中，加入Cu粉的目的是除去滤液中含碲的离子，加入NaCl的目的为____。
（3）步骤Ⅲ的操作方法为                     。
（4）步骤Ⅳ中，反应温度为75℃。加入H₂O₂溶液的作用为                  ；此过程中H₂O₂溶液的添加量要远远高于理论值，原因为                  。
（5）步骤Ⅵ中所发生反应的化学方程式为                       。
（6）步骤Ⅶ中，Te的获得可以通过碱性环境下电解Na₂TeO₃溶液实现，其阴极的电极反应式为     。
（7）步骤Ⅷ中得到的Au和Ag混合物可以用____进行分离（填选项字母）。
A．稀硝酸    B．浓盐酸    C．浓氢氡化钠溶液    D．王水

氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂，是一种白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸；在空气中迅速被氧化成绿色；见光则分解，变成褐色。下图是工业上以制作印刷电路的废液(含Fe^3＋、Cu^2＋、Fe^2＋、Cl^－)生产CuCl的流程：

根据以上信息回答下列问题：
（1）写出生产过程中所加试剂：X__________________，Y________________。
（2）生产中为了提高CuCl产品的质量，采用抽滤法快速过滤，析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的目的是________________；生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是________________。
（3）写出产生CuCl的化学方程式：______________________。
（4）在CuCl的生成过程中除环境问题、安全问题外，还应该注意的关键问题是_____________。

随着不断向化工、石油、电力、海水淡化、建筑、日常生活用品等行业推广，钛金属日益被人们重视，被誉为“现代金属”和“战略金属”，是提高国防装备水平不可或缺的重要战略物资。工业主要以二氧化钛为原料冶炼金属钛。
Ⅰ.二氧化钛可由以下两种方法制备：
方法1：可用含有Fe₂O₃的钛铁矿（主要成分为FeTiO₃，其中Ti元素化合价为+4价）制取，其主要流程如下：

（1）由滤液获得绿矾晶体的操作过程是                 。
（2）甲溶液中除含TiO²⁺之外还含有的金属阳离子有                 。
（3）已知10kg该钛铁矿中铁元素的质量分数为33.6%，能够得到绿矾晶体22.24kg，试计算最少加入铁粉的质量。
方法2：TiCl₄水解生成TiO₂·XH₂O，过滤、水洗除去其中的Cl-，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO₂，此方法制备得到的是纳米二氧化钛。
（4）①TiCl₄水解生成TiO₂·XH₂O的化学方程式为                 。
②检验TiO₂·XH₂O中Cl^-是否被除净的方法是                 。
Ⅱ.二氧化钛可用于制取钛单质
（5）TiO₂制取单质Ti，涉及到的步骤如下：
 
反应②的化学方程式是                 ，该反应成功需要的其他条件及原因是                 。

(14分)普通钢中加入少量的钒(V))能极大地改善钢的弹性和强度，使钢材既耐高温又抗奇寒，因此它有“合金维生素”之称。'T业上回收废钒催化剂(含有V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂) 中钒的主要流程如下：

回答下列问题：
（1）滤渣l的主要成分是              。
（2）步骤②中发生反应的离子方程式为                                                 。
（3）步骤③的变化过程可简化为(HA表示有机萃取剂)：VOSO4 (水层)十2HAc（有机层)VOA₂(有机层) 十H₂SO₄ (水层)，则步骤④中可选择硫酸作萃取剂的原因是                    。萃取和反萃取在实验室里用到的玻璃仪器有       和               。
（4）该工艺流程中，可以循环利用的物质除了氨气以外，还有                     。
（5）调节溶液pH，可将(VO₂)SO₄转变成NH₄VO₃沉淀。25℃时，当pH 为1. 7～1. 8 时，钒沉淀率为98. 8%，假设其它各步反应都完全进行，已知KC1O₃的还原产物是KCl，若每消耗1 mol KC1O₃，理论上可回收金属钒       g(计算结果保留一位小数)。

工业上以Al(OH)₃、H₂SO₄、(NH₄)₂SO₄(含FeSO₄)为原料制备透明氧化铝陶瓷的工艺流程如图所示：

回答下列问题：
（1）氧化步骤中发生的主要反应的离子方程式为               。
（2）已知：25℃时，K_W=1.0×10^-14，K_b(NH₃·H₂O)=1.75×10^-5。在(NH₄)₂SO₄溶液中，存在如下平衡：
NH₄⁺+H₂ONH₃·H₂O+H⁺，则该反应的平衡常数为                。
（3）NH₄Al(SO₄)₂溶液与过量NaOH溶液混合加热，反应的化学方程式为          。
（4）固体NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O在加热时，固体残留率随温度的变化如图所示。633℃时剩余固体的成分为                           。

（5）综上分析，流程图中M混合气体的主要成分的化学式为       。M可用一种物质吸收以实现循环利用，该物质的名称是        。

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）。