高中化学晶格能的应用试题

(12分)聚合硫酸铁铝(PFAS)是一种新型高效水处理剂。利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₃O₄、FeO、SiO₂等)为铁源、粉煤灰(主要成分为Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO等)为铝源，制备PFAS的工艺流程如下：

（1）“碱溶”时，Al₂O₃发生反应的化学方程式为                         。
（2）“酸溶Ⅱ”时，Fe₃O₄发生反应的离子方程式为                       。
（3）“滤渣Ⅰ”、“滤渣Ⅱ”在本流程中能加以利用的是                    。
（4）“氧化”时应控制温度不超过57℃，其原因是                        。
（5）“氧化”时若用酸性高锰酸钾溶液代替，发生反应的离子方程式是                       。
（6）酸度对絮凝效果和水质有显著影响。若产品中残留过多，使用时产生的不良后果是                                               

(10分)碳酸铈[Ce₂(CO₃)₃]为白色粉末，难溶于水，主要用作生产铈的中间化合物。它可由氟碳酸铈精矿经如下流程。
 
（1）氟碳酸铈的化学式为为CeFCO₃，该化合物中，Ce的化合价为             。
（2）氧化焙烧生成的铈化合物为二氧化铈(CeO₂)，其在酸浸时发生反应的离子方程式为           。
（3）试剂X是                。
（4）若试剂X改为氢氧化钠溶液，则反应生成难溶物—一氢氧化铈(Ⅲ)，其暴露于空气中时变成紫色，最终变成黄色的氢氧化高铈(Ⅳ)。氢氧化铈在空气中被氧化成氢氧化高铈的化学方程式为                                                  。
（5）取（4）中得到的Ce(OH)₄产品（质量分数为97%)1． 00 g，加硫酸溶解后，用0．1000mol·L^-1的FeSO₄溶液滴定至终点（铈被还原成Ce³⁺）,则需要滴加标准溶液的体积为         mL。

钡盐行业生产中排出大量的钡泥，主要含有BaCO₃、BaSiO₃、BaSO₃、Ba(FeO₂)₂等。某主要生产BaCl₂、BaCO₃、BaSO₄的化工厂利用钡泥制取Ba(NO₃)₂，其部分工艺流程如下（已知溶液中Fe³⁺沉淀完全的pH=3.7）：

（1）酸溶后溶液中pH=1，Ba(FeO₂)₂与HNO₃的反应化学方程式为                。
（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是               。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为        （填化学式）；中和Ⅰ使溶液中    （填离子符号）的浓度减少（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）。

(15分)三氯氧磷（POCl₃）无色液体，易水解。用于制取染料中间体，有机合成的氯化剂和催化剂，阻燃剂。还常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。氯化水解法生产三氯氧磷的流程如下：

（1）在反应釜中氯化水解法生产三氯氧磷的化学方程式为      。反应中应控制氯气和水的质量比为3.94，若质量比过小，会导致三氯氧磷产率降低，试分析原因      。
（2）经吸收塔吸收后得到副产品，副产品为     （写名称）。
（3）通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量，实验步骤如下：
Ⅰ．取a g产品于锥形瓶中，加入足量NaOH溶液，待完全水解后加稀硝酸至酸性。
Ⅱ．向锥形瓶中加入0.1000 mol·L^－1的AgNO₃溶液40.00 mL，使Cl^－完全沉淀。
Ⅲ．向其中加入2 mL硝基苯，用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖。
Ⅳ．加入指示剂，用c mol·L^－1NH₄SCN溶液滴定过量Ag⁺至终点，记下所用体积。
已知：K_sp(AgCl)=3.2×10^－10，K_sp(AgSCN)=2×10^－12
①滴定选用的指示剂是      （选填字母），滴定终点的现象为      。
a．FeCl₂       b．NH₄Fe(SO₄)₂       c．淀粉       d．甲基橙
②实验过程中加入硝基苯的目的是      ，如无此操作所测Cl元素含量将会      （填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（4）氯化水解法生产三氯氧磷会产生含磷（主要为H₃PO₄、H₃PO₃等）废水，某研究小组想把含磷废水中磷元素转化为磷酸钙沉淀除去，实验操作为      。
可选用的试剂：漂白粉 生石灰 氯化

	最佳沉淀pH
磷酸氢钙	7.0——7.6
磷酸钙	9.0——11

 

Ba(OH)₂是重要的化工原料，工业上采用重晶石（主要成分为硫酸钡）和软锰矿（主要成分为二氧化锰，含有二氧化硅杂质）制备，同时得到碳酸锰等副产品。其工业流程如下：

已知：MnO₂为两性氧化物，MnO为碱性氧化物。
（1）高温还原过程中，硫酸钡被碳还原为BaS，然后水浸得到。投料时煤炭的量相对要多其作用除了使硫酸钡充分反应外，还有      。
（2）氧化时反应还生成MnO和一种固体产物，则该反应的化学方程式为      ，氧化时控制MnO₂与BaS的投料比在2~3之间，若投料比大于4，则Ba(OH)₂的转化率明显降低，原因可能是     
（3）酸化的离子反应方程式为      ，滤渣的主要成分为      。
（4）中和时通入氨气调节溶液的pH值，若pH值偏高，会造成碳酸锰不纯，原因是      。

工业上用闪锌矿（主要成分为ZnS，还含有CdS、Fe₂O₃等杂质）为原料生产ZnSO₄·7H₂O的工艺流程如下：（已知Cd的金属活动性介于Zn和Fe之间）

（1）从滤渣A中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品，其化学式为              。
（2）浸取时Fe₂(SO₄)₃与ZnS发生反应的化学方程式为                             。
（3）除铁过程控制溶液的pH在5.4左右，该反应的离子方程式为                        。
该过程在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装
置，其目的是                          。
（4）置换法除去重金属离子Cd²⁺，所用物质C为    。
（5）取28.70 g ZnSO₄·7H₂O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。

680℃时所得固体的化学式为         。
a．ZnO       b．Zn₃O(SO₄)₂     c．ZnSO₄     d．ZnSO₄·H₂O

MnO₂是一种重要的无机功能材料，粗MnO₂的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO₂（含有较多的MnO和MnCO₃）样品转化为纯MnO₂的实验，其流程如下：

（1）在第①步反应中，为加快反应速率，可采取的措施有                   （任写一种），产生CO₂气体的的方程式是                                                           ；
（2）写出步骤②中所发生的离子方程式                                                 ；
（3）如果蒸发得到的固体中，只含NaClO₃和NaCl,为得到比较纯的NaClO₃溶液，结合下面各物质的溶解度与温度的关系，

其基本操作是：将固体溶于适量水，通过      ，       ，便可得到较纯的NaClO₃溶液。
（4）工业上也常用石墨做电极，电解酸化的MnSO₄溶液来制MnO₂,则阳极上所发生的离子方程式                           。

铁、铜单质及其化合物应用范围很广。现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl₂·2H₂O)，为制取纯净的CuCl₂·2H₂O，首先将其制成水溶液，然后按如图步骤进行提纯：

已知Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH，见下表：

	Fe^3+	Fe^2+	Cu^2+
氢氧化物开始沉淀时的pH	1.9	7.0	4.7
氢氧化物完全沉淀时的pH	3.2	9.0	6.7

请回答下列问题。
（1）加入氧化剂的目的是                                          。
（2）最适合作氧化剂X的是                                       。
A．K₂Cr₂O₇    B．NaClO     C．H₂O₂    D．KMnO₄
（3）加入的物质Y是                          。
（4）若不用物质Y而是直接用碱能不能达到目的?         (填“能”或“不能”)。若能，不用回答；若不能，试解释原因：                            。
（5）最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl₂·2H₂O晶体?           (填“能”或“不能”)。若能，不用回答；若不能，回答该如何操作?                      。
（6）若向溶液Ⅱ中加入碳酸钙，产生的现象是                                     。
（7）若向溶液Ⅱ中加入镁粉，产生的气体是       。试解释原因：                          。
（8）FeCl₃溶液具有净水作用的原因是                                           。

(10分)以Al(OH)₃、H₂SO₄、工业(NH₄)₂SO₄（含FeSO₄）为原料制备透明氧化铝陶瓷的工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）写出氧化步骤中发生的主要反应的离子方程式                                   。
（2）如何检验中和液中的杂质离子已完全除尽？                              。
（3）固体NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O[相对分子质量：453]在加热时，固体残留率随温度的变化如图所示。

633℃时剩余固体的成分化学式为   。
（4）综上分析，流程图中M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                      。

已知：硼镁矿主要成分为Mg₂B₂O₅·H₂O，硼砂的化学式为Na₂B₄O₇·10H₂O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：

回答下列有关问题：
（1）硼砂中B的化合价为      ，将硼砂溶于热水后，常用稀H₂SO₄调pH＝2～3制取H₃BO₃，该反应的离子方程式为                                   。
（2）MgCl₂·7H₂O需要在HCl氛围中加热，其目的是           。若用惰性电极电解MgCl₂溶液，其阴极反应式为                    。
（3）镁－H₂O₂酸性燃料电池的反应原理为 Mg＋H₂O₂＋2H^＋===Mg^2＋＋2H₂O， 则正极反应式为        。常温下，若起始电解质溶液pH＝1，则当溶液pH＝6时，      （填“有”或“没有”）Mg(OH) ₂沉淀析出。（已知K_sp[Mg(OH) ₂]＝5.6×10^－12）。
（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI₃，BI₃加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.020 g粗硼制成的BI₃完全分解，生成的I₂用0.30 mol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液18.00 mL。该粗硼样品的纯度为__  __（提示：I₂＋2===2I^－＋）（结果保留一位小数）。

实验室里用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO₄·H₂O），过程如下：

请回答下列问题：
（1）写出过程①中FeS和O₂、H₂SO₄反应的化学方程式：                  。
（2）将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液会腿色的是                     。

A．品红溶液

B．紫色石蕊试液

C．酸性高锰酸钾溶液

D．溴水

（3）过程③中，需要加入的物质是                   （化学式）。
（4）过程④中，蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架、泥三角，还需要的仪器有                    。
（5）过程⑥中，将溶液Z加热到70～80℃,目的是                               。

硼和铝位于同一主族，它们可以形成许多组成和性质类似的化合物。一种用硼镁矿（Mg₂B₂O₅·H₂O）制取单质硼的工艺流程图如下：

结合流程图回答下列问题：
（1）溶液a、溶液b中溶质的化学式分别为                ．                。
（2）写出步骤①的化学方程式                         。
（3）写出步骤②的离子方程式                         。
（4）步骤③中化学反应可以发生的原因是            。
（5）过硼酸钠晶体（NaBO₃·4H₂O）是一种优良的漂白剂，在70℃以上加热会逐步失去结晶水。实验测得过硼酸钠晶体的质量随温度变化的情况如下图所示，则T₂℃时所得晶体的化学式为          。

以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等。实验室模拟工业以硫酸渣制备铁红(Fe₂O₃)，过程如下：

（1）硫酸渣的成分中既能与酸又能与碱反应的是        ，写出酸溶过程Fe₂O₃与稀硫酸反应的离子反应方程式：                                      。
（2）生产过程中，为了确保铁红的纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是      
（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	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
开始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4

（3）滤渣A的主要成分为      ，滤液B含有的主要物质有                      。
（4）如何证明洗涤环节充分洗净                                             。
（5）已知硫酸渣质量为a kg，假设铁红制备过程中铁元素损耗25%，最终得到铁红的质量为b kg，则原来硫酸渣中铁元素质量分数为                       。（用题中所给数据列式并用最简整数比表示结果）

以铬铁矿(主要成分是FeO·Cr₂O₃，含少量MgCO₃、Al₂O₃、SiO₂等)为原料制取铬酸钠(Na₂CrO₄)晶体的工艺流程如下：

已知：①＋3价Cr在酸性溶液中性质稳定，当pH>9时以形式存在且易氧化；②常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下。

阳离子	Fe^3^＋	Fe^2^＋	Mg^2^＋	Al^3^＋	Cr^3^＋
开始沉淀时的pH	2.7	7.6	9.0	——	——
沉淀完全时的pH	3.7	9.6	11.0	8	9(>9溶解)

（1）流程中两次使用了H₂O₂，分别写出反应的离子方程式：__________________、_________________。
（2）加入NaOH调节溶液的pH＝8时，被除去的离子是________；调节溶液的pH>11时，被除去的离子是________。
（3）“调pH＝8”和“调pH>11”中间的“过滤”步骤不能省略，为什么？____________。
（4）流程图中内的操作是______________________。

将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO₄·2H₂O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。

（1）本工艺中所用的原料除CaSO₄·2H₂O、KCl外，还需要                   等原料
（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：                   
（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO₃外还含有                 （填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。
（4）过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH₄)₂SO₄溶液。检验滤液中含有CO₃^2－的方法是：____________                                                                。
（5）已知不同温度下K₂SO₄在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：

温度（℃）	0	20	60
K2SO4溶解的量(g)	7.4	11.1	18.2

60℃时K₂SO₄的饱和溶液591g冷却到0℃，可析出K₂SO₄晶体               g
（6）氯化钙结晶水合物（CaCl₂·6H₂O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是        
a、熔点较低（29℃熔化）      b、能导电        c、能制冷       d、无毒
（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是：