高中化学晶格能的应用试题

(12分)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⁺以氢氧化物形式开始沉淀的pH分别为：2.7，5.4，7.6；完全沉淀的pH分别为：3.7，6.5，9.7。
（1）下列能提高浸取过程中浸出效率的措施有                 

A．将矿石粉碎

B．提高浸取温度

C．适当增加硫酸的浓度

D．搅拌并适当延长浸取时间

ZnO和硫酸反应的离子方程式为                                                   
（2）加入适量锌粉后溶液中存在的金属阳离子主要有              
（3）氧化过程中H₂O₂发生反应的化学方程式为                                            
（4）加入适量Ca(OH)₂调节溶液pH至     ～     （填范围），促进Fe³⁺水解完全。Fe³⁺水解反应的平衡常数表达式K＝                    

【选修2：化学与技术】材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础，回答下列问题：
（1）下列生产工艺能获取新型无机非金属材料的是（填序号）
①采用甲烷为原料，在微波和其他条件下生产金刚石
②在玻璃生产过程中加人K、Pb生产其有特殊用途的光学玻璃
③在水泥生产过程中加入高炉矿渣生产特殊用途的水泥
④采用传统方法用焦炭还原SiO₂制备单晶硅
（2）某炼铁高炉中一次投入磁铁矿冶炼生铁，若不考虑其他的的反应，也不考虑生铁中的杂质，则炼得的生铁为3．36 t．，该过程中转移的电子数为     mol，生铁中含碳、硫等元素较多，炼钢是以生铁为原料，除去过多的碳、硫等杂质元素，其中除去硫的化学方程式为          
（3）工业炼金属铝的工艺流程如下：

该工艺中冰晶石和氟化钙的作用是              ，物质W的化学式为          
（4）金属腐蚀带来的损失无法估量。钢铁腐蚀多为吸氧腐蚀，其正极反应式为           ＿

高纯六水氯化锶晶体(SrCl₂·6H₂O)具有很高的经济价值，工业上用难溶于水的碳酸锶（SrCO₃）为原料(含少量钡和铁的化合物等)，制备高纯六水氯化锶晶体的过程为：

已知： Ⅰ. SrCl₂·6H₂O 晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。
Ⅱ.有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5
沉淀完全的pH	3.7	9.7

（1）操作①加快反应速率的措施有                              (写一种)。碳酸锶与盐酸反应的离子方程式                            。
（2）酸性条件下，加入30% H₂O₂溶液，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，其离子方程式为          。
（3）在步骤②-③的过程中，将溶液的pH值由1调节至4时，宜用的试剂为_______。
A．氨水     B．氢氧化锶粉末     C． 氢氧化钠     D．碳酸钠晶体
（4）操作③中所得滤渣的主要成分是             (填化学式)。
（5）步骤④的操作是               、                 。
（6）工业上用热风吹干六水氯化锶，适宜的温度是     。
A．50~60℃      B．70~80℃       C．80~100℃       D．100℃以上

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

 
回答下列问题：
（1）溶液①中含有金属的离子是              。
（2）用离子方程式表示加入双氧水的目的                                       。
（3）操作b调节溶液范围为3.2~7.1，其目的是           ，固体②的化学式为         。
（4）操作a和c需要共同的玻璃仪器是                  。上述流程中，防止浓缩结晶过
程中Ni²⁺水解的措施是                              。
（5）如果加入双氧水量不足或“保温时间较短”，对实验结果的影响是                   。
设计实验证明产品中是否含“杂质”：                         。（不考虑硫酸镍影响）
（6）取2.000 g硫酸镍晶体样品溶于蒸馏水，用0.2000 mol•L^-1的EDTA（Na₂H₂Y）标准溶液滴定至终点，消耗EDTA标准溶液为34.50 mL。反应为Ni²⁺+H₂Y^2-＝NiY^2-+2H⁺。计算样品纯度为         。（已知，NiSO₄•7H₂O相对分子质量为281，不考虑杂质反应）。

医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙为原料（含量为97.5%A，含有少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等杂质）生产医药级二水合氯化钙的主要流程如下：

（1）除杂操作时加入试剂A，调节溶液的pH为8.0～8.5，以除去溶液中少量的Al³⁺、Fe³⁺。试剂A可以选择 ________________________________。
a．Ca(OH)₂           b．NaOH         c．NH₃            d．Na₂CO₃
（2）检验溶液1中是否含Fe³⁺的方法是____________________________
（3）请指出下列操作的名称：操作1_______；操作2___________；请指出操作1中所用的玻璃仪器的名称_____________________。
（4）写出加入碳酸铵所发生的反应的离子方程式_____________；写出溶液2的一种用途_________。
（5）准确称取100 g工业碳酸钙粉末，通过上述方法理论上可以制得质量分数为99%的医药级二水合氯化钙的质量为____________。

ZrO₂常用作陶瓷材料，可由锆英砂（主要成分为ZrSiO₄，也可表示为ZrO₂·SiO₂，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂等杂质）通过如下方法制取：

已知：①ZrO₂能与烧碱反应生成可溶于水的Na₂ZrO₃，Na₂ZrO₃与酸反应生成ZrO²⁺。
②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。

金属离子	Fe^3+	Al^3+	ZrO^2+
开始沉淀时pH	1.9	3.3	6.2
沉淀完全时pH	3.2	5.2	8.0

（1）熔融时ZrSiO₄发生反应的化学方程式为               ，滤渣I的化学式为       。
（2）为使滤液I的杂质离子沉淀完全，需用氨水调pH=a，则a的范围是        ；继续加氨水至pH=b时，所发生反应的离子方程式为              。
（3）向过滤III所得滤液中加入CaCO₃粉末并加热，得到两种气体。该反应的离子方程式为          。
（4）为得到纯净的ZrO₂，Zr（OH)₄需要洗涤，检验Zr（OH)₄是否洗涤干净的方法是        。

(8分)高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产流程如下：

（1）配制KOH溶液时，是在每100 mL水中溶解61.6 g KOH固体（该溶液的密度为1.47 g/mL）， 它的物质的量浓度是　　　____mol/L。
（2）在溶液I中加入KOH固体的目的是    （填编号）．

A．与溶液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO

B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率

C．为下一步反应提供碱性的环境

D．使副产物KClO3转化为KclO

（3）从溶液II中分离出K₂FeO₄后，还得到副产品KNO₃、KCl，写出③中反应的离子方程式：                                               。
（4）高铁酸钾（K₂FeO₄）与水反应时，生成红褐色胶体的同时释放出一种具有氧化性的气
体单质，请写出该反应的离子方程式：                                。

硫酸法是现代氧化铍或氢氧化铍生产中广泛应用的方法之一, 其原理是利用预焙烧破坏铍矿物（绿柱石—3BeO· Al₂O₃·6SiO₂及少量FeO等）的结构与晶型, 再采用硫酸酸解含铍矿物, 使铍、铝、铁等酸溶性金属进入溶液相, 与硅等脉石矿物初步分离, 然后将含铍溶液进行净化、除杂, 最终得到合格的氧化铍（ 或氢氧化铍） 产品, 其工艺流程如右图。

已知：（1）铝铵矾的化学式是NH₄Al（SO₄）₂·12H₂O
（2）铍元素的化学性质与铝元素相似
根据以上信息回答下列问题：
（1）熔炼物酸浸前通常要进行粉碎，其目的是：
（2）“蒸发结晶离心除铝”若在中学实验室中进行，完整的操作过程是______________洗涤、过滤。
（3）“中和除铁”过程中“中和”所发生反应的离子方程式是__________________，用平衡原理解释“除铁”的过程___________________________。
（4）加入的“熔剂”除了流程中的方解石外，还可以是纯碱、石灰等。其中, 石灰具有价格与环保优势, 焙烧时配料比（ m石灰/ m绿柱石） 通常控制为1：3, 焙烧温度一般为1400℃—1500℃ 。若用纯碱作熔剂，SiO₂与之反应的化学方程式是__________________________，若纯碱加入过多则Al₂O₂、BeO₂也会发生反应，其中BeO与之反应的化学方程式是_______________________，从而会导致酸浸时消耗更多硫酸，使生产成本升高，结合离子方程式回答成本升高的原因___________________________。

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）。