高中化学晶格能的应用试题

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的流程图：

已知：①4FeO·Cr₂O₃+ 8Na₂CO₃+ 7O₂8Na₂CrO₄ + 2 Fe₂O₃ + 8CO₂↑；
②Na₂CO₃ + Al₂O₃2NaAlO₂ + CO₂↑；③ Cr₂O₇^2－+ H₂O2CrO₄^2－ + 2H⁺
（1）固体X中主要含有_________（填写化学式）；要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，应该使用__________（填写仪器或试剂名称）。
（2）酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5，其目的是_________________________________。

物质	溶解度/(g/100g水)
0°C	40°C	80°C
KCl	28	40.1	51.3
NaCl	35.7	36.4	38
K2Cr2O7	4.7	26.3	73
Na2Cr2O7	163	215	376

 
（3）操作Ⅲ有多步组成，获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、              、
过滤、_______、干燥。
（4）右表是相关物质的溶解度数据，操作Ⅲ发生反应的化学方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl→K₂Cr₂O₇↓+2NaCl。该反应在溶液中能发生的理由是_______________。
（5）酸性溶液中过氧化氢能使Cr₂O₇^2-生成蓝色的过氧化铬（CrO₅分子结构为), 该反应可用来检验Cr₂O₇^2-的存在。写出反应的离子方程式：                                                。
该反应                   (填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
（6）称取重铬酸钾试样2.500g配成250mL溶液,取出25mL与碘量瓶中,加入10mL2mol/ L  H₂SO₄和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr³⁺)，放于暗处5min。然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2—＝2I^-+S₄O₆^2—）。
①判断达到滴定终点的依据是                                           ；
②若实验中共用去Na₂S₂O₃标准溶液40.00mL，则所得产品中重铬酸钾的纯度为         。（保留3位有效数字, K₂Cr₂O₇的摩尔质量为294g/mol）。

锌钡白是一种白色颜料。工业上是由ZnSO₄与BaS溶液混合而成：BaS＋ZnSO₄＝ZnS↓＋BaSO₄↓。请根据以下工业生产流程回答有关问题。

Ⅰ、ZnSO₄溶液的制备与提纯：
有关资料：a．菱锌矿的主要成分是ZnCO₃，含少量SiO₂、FeCO₃、Cu₂(OH)₂CO₃等；
b．Zn(OH)₂与Al(OH)₃相似，能溶于过量的NaOH溶液生成Na₂ZnO₂。
（1）②中使用的氧化剂最好是下列的   （选填字母代号）。

A．Cl2

B．浓HNO3

C．KMnO4

D．H2O2

（2）为了达到综合利用、节能减排的目的，上述流程步骤④中的CO₂可以来自于步骤     （选填①、②、③、⑤）。
（3）写出步骤④后产生滤渣3的化学式      。
（4）与Al相似，Zn也能溶于NaOH溶液。写出将Zn片和Cu片放入NaOH溶液中形成原电池的负极电极反应式：                      。
Ⅱ、BaS溶液的制备：

有关数据：Ba(s)＋S(s)＋2O₂(g)＝BaSO₄(s)  ΔH₁＝－1473.2 kJ·mol^-1
C(s)＋O₂(g)＝CO(g)  ΔH₂＝－110.5 kJ·mol^-1
Ba(s)＋S(s)＝BaS(s) ΔH₃＝－460 kJ·mol^-1
（5）若煅烧还原的产物仅为BaS和CO，则其反应的热化学方程式为：      。
Ⅲ、制取锌钡白：
（6）如果生产流程步骤⑤硫酸过量，则ZnSO₄与BaS溶液混合制取锌钡白产生的后果是   。

多晶硅（硅单质的一种）被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl₄为主，它环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl₄水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成分为BaCO₃，且含有铁、镁等离子），制备BaCl₂ • 2H₂O，工艺流程如下：

已知： ① 常温下Fe³⁺、Mg²⁺ 完全沉淀的pH分别是3.4、12.4；
② BaCO₃的相对分子质量是197； BaCl₂ • 2H₂O的相对分子质量是244；
（1）SiCl₄发生水解反应的化学方程式__________________________________
（2）高温下，SiCl₄ (g) 用H₂还原可制取纯度很高的硅，当反应中有1mol电子转移时吸收
59 kJ热量，则该反应的热化学方程式为__________________________________
（3）加钡矿粉调节pH=7的作用是：
①使BaCO₃转化为BaCl₂     ②_______________________________
（4）生成滤渣A的离子方程式________________________________________
（5）BaCl₂滤液经__________、_________、过滤、洗涤，再经真空干燥后得到BaCl₂ • 2H₂O
（6）10吨含78.8% BaCO₃的钡矿粉理论上最多能生成BaCl₂ • 2H₂O___________吨。

过氧化钙(CaO₂)难溶于水，在常温下稳定，在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气，用作杀菌剂、防腐剂、解酸剂、油类漂白剂及封闭胶泥的快干剂，在食品、牙粉、化妆品等制造中用作添加剂。下图是以大理石(主要杂质是氧化铁)等为原料制取过氧化钙(CaO₂)的流程。

请回答下列问题：
（1）操作①中应包括         、         、     用氨水调节pH至8～9的目的是______________。
（2）若测得滤液C中c(CO)＝2.50×10^－4 mol·L^－1，则Ca^2＋_ _____(填“是”或“否”)沉淀完全。[已知c(Ca^2＋)≤10^－5 mol·L^－1可视为沉淀完全；K_sp(CaCO₃)＝4.96×10^－9]
（3）若在滤液C中，加入HNO₃使溶液呈酸性以得到副产物NH₄NO₃，则酸化后溶液中，c(NH)        c(NO) （填 > 、< 或 = ），(NH₄)₂CO₃溶液中离子浓度由大到小的顺序为               。
（4）在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应，写出该反应的化学方程式：_______________，一段时间后，再加入氢氧化钠溶液，当调节溶液pH至9～11，才出现大量沉淀。用简要的文字解释需用氢氧化钠调节pH至9～11的原因_________________________。
（5）写出CaO₂与H₂O反应的化学方程式                                      。

溴化钙(CaBr₂·2H₂O)是一种白色晶体，易溶于水，有很强的吸湿性，是光敏纸矿泉水和灭火剂的重要成分，在医药上用作治疗神经衰弱等的药物，也用作化学分析。用工业大理石（含有少量Al³⁺、Fe³⁺等杂质）制备溴化钙的主要流程如下

回答下列问题
（1）溶解时发生的主要反应的离子方程式为               
（2）除杂步骤控制溶液的pH约为8．0的目的是               ，               
（3）滤液用氢溴酸酸化的目的是           ，操作a主要包括               ，           和过滤
（4）制得的溴化钙晶体可以通过如下步骤测定其纯度：
①称取5．00g溴化钙晶体样品，②溶解；③滴入足量Naa₂CO₃溶液，充分反应后过滤，④烘干、冷却；⑤称量。若得到2． 00 g碳酸钙，则样品的纯度为               
（5）溴化钙晶体中溴离子和钙离子的检验
①将少量溴化钙晶体溶于水，加入硝酸酸化的AgNO₃溶液，实验现象为               ，发生反应的离子方程式为               
②将少量溴化钙晶体溶于水，滴加草酸钠溶液，实验现象为               ，发生反应的离子方程式为               

工业上采用硫铁矿焙烧去硫后的烧渣(主要成分为Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃，不考虑其他杂质) 制取七水合硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O) ，流程如下：

（1）浸取时，溶液中的Fe²⁺易被空气中的O₂氧化，其离子方程式为_____________。能提高烧渣浸取速率的措施有________________（填字母）。
A．将烧渣粉碎          B．降低硫酸的浓度           C．适当升高温度
（2）还原时，试剂X的用量与溶液pH的变化如图所示，则试剂X可能是______________（填字母）。

A．Fe粉          B．SO₂             C．NaI
还原结束时，溶液中的主要阴离子有_________________。
（3）滤渣Ⅱ主要成分的化学式为_______________；由分离出滤渣Ⅱ后的溶液得到产品，进行的操作是_____________、_____________过滤、洗涤、干燥。

一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co₂O₃·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。
从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如下：

（1）过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为                   。
（2）过程II中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出钴。则浸出钴的化学反应方程式为（产物中只有一种酸根）                     。在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因_______________。
（3）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)₃，碳酸钠溶液在产生Al(OH)₃时起重要作用，请写出该反应的离子方程式________________________。
（4）碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是
____________________________________________________________。
（5）在Na₂CO₃溶液中存在多种粒子，下列各粒子浓度关系正确的是______（填序号）。

A．c(Na^+) = 2c(CO3^2-)	B．c(Na^+) > c(CO3^2-) > c(HCO3^-)
C．c(OH^-) > c(HCO3^-) > c(H^+)	D．c(OH^-) - c(H^+)＝c(HCO3^-) + 2c(H2CO3)

工业上常回收冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO、Al₂O₃等杂质），并用来生产Zn(NO₃)₂·6H₂O晶体，其工艺流程为：

有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Zn(OH)2
开始沉淀的pH	3．3	1．5	6．5	4．2	5．4
沉淀完全的pH	5．2	3．7	9．7	6．7	8．0

 
⑴在“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出速率，除通入空气“搅拌”外，还可采取的措施是                     。
⑵上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有     。
⑶在“除杂I”步骤中，需再加入适量H₂O₂溶液，H₂O₂与Fe²⁺反应的离子方程式为     。为使Fe(OH)₃、Al(OH)₃沉淀完全，而Zn(OH)₂不沉淀，应控制溶液的pH范围为     。检验Fe³⁺是否沉淀完全的实验操作是     。
⑷加入Zn粉的作用是     。“操作A”的名称是     。

软锰矿（主要成分为MnO₂）可用于制备锰及其化合物。
（1）早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成Mn₃O₄，再利用铝热反应原理制得锰，该铝热反应的化学方程式为              。
（2）现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示：

下表为t℃时，有关物质的pK_sp（注：pK_sp =－lgK_sp）。

物质	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Ca(OH)2	Mn(OH)2	CuS	CaS	MnS	MnCO3
pKsp	37.4	19.32	5.26	12.7	35.2	5.86	12.6	10.7

软锰矿还原浸出的反应为：12MnO₂ + C₆H₁₂O₆ + 12H₂SO₄＝12MnSO₄ + CO₂↑+18H₂O
①该反应中，还原剂为__________。写出一种能提高还原浸出速率的措施：              。
②滤液1的pH              （填“＞”、“＜”或“＝”）MnSO₄浸出液的pH。
③加入MnF₂的主要目的是除去                （填Ca²⁺、Fe³⁺或Cu²⁺）
（3）由MnSO₄制取MnCO₃
往MnSO₄溶液中加入过量NH₄HCO₃溶液，，该反应的离子方程式为_____________________；若往MnSO₄溶液中加入(NH₄)₂CO₃溶液，还会产生Mn(OH)₂，可能的原因有：MnCO₃(s) + 2OH^－(aq)Mn(OH)₂(s) + CO₃^2-(aq)，t℃时，计算该反应的平衡常数K＝               （填数值）。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式                         。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式                             ；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式                     
（3）“加Na₂CO₃调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为                   ，加入萃取剂的目的是                              。
（4）制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是                    。
（5）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量HNO₃酸化的AgNO₃ 溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100%，其原因可能是                。（答一条即可）

Ni元素化合物在生活中有非常重要的应用。纳米NiO可以制备超级电容器，NiOOH是制作二次电池的重要材料。现以NiSO₄为原料生产纳米NiO和NiOOH流程如下：

（1）制备NiOOH过程中，NiSO₄溶液配制方法__________________；过滤、洗涤后，得到Ni(OH)₂固体，如何证明Ni(OH)₂已经完全洗净______________；NaClO氧化Ni(OH)₂的离子方程式为_________________。
（2） 已知Ksp[Ni(OH)₂] ＝ 2×10^－15。室温下，欲加入一定量 NaOH固体使1L 含有0.001 mol·L^－1的NiSO₄和0.0001 mol·L^－1的H₂SO₄溶液中残留c(Ni^2＋)≤2×10^－7 mol·L^－1，并恢复至室温，所加入的NaOH的固体质量至少为________g。
（3）NH₃·H₂O的浓度对纳米NiO的产率产生很大影响。右图为NiSO₄的物质的量一定时，不同的反应物配比对纳米氧化镍收率的影响。请解释反应物NH₄HCO₃ 和NiSO₄的物质的量比在2.5至4.0时，收率升高的原因__________________。
（4）制备纳米 NiO 时，加入一些可溶于水的有机物（如：吐温—80）能制得更优质的纳米材料，原因是__________________。
（5）沉降体积是超细粉体的一个重要参数，若颗粒在液相中分散性好，则沉降体积较小；若颗粒分散性较差，则易引起絮凝沉降体积较大。右图是吐温—80 的加入量与前体在液体石蜡中沉降体积的关系曲线。
通过右图分析，吐温—80的最佳加入量为__________mL。
（6）NiOOH是制备镍镉电池的原料，某镍镉电池的总反应为
Cd＋2NiOOH + 2H₂OCd(OH)₂+ 2Ni(OH)₂
该电池放电时正极电极反应式为______________________________。

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________。

【化学——选修2：化学与技术】
常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。

（1）填充物用60℃温水溶解，目的是                                  。
（2）操作A的名称为             。
（3）铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是                            （用化学方程式表示）。铜帽溶解完全后，可采用_________方法除去溶液中过量的H₂O₂。
（4）碱性锌锰干电池电解质为KOH，总反应Zn+2MnO₂+2H₂O=2MnOOH+Zn(OH)₂，其负极的电极反应式为                        。
(5)滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。主要反应为2MnO(OH)+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O。
①当1 mol MnO₂参加反应时，共有      mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，试写出该应的化学方程式：         。
（6）锌锰干电池所含的汞可用KMnO₄溶液吸收。在不同pH下，KMnO₄溶液对Hg的吸收率及主要产物如下图所示：

根据上图可知：
①pH对Hg吸收率的影响规律是随pH升高，汞的吸收率             。
②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO₄在酸性条件下       强。

ZnO是电镀、涂料、有机合成等化学工业的重要原料。某课题组设计由含锌工业废料（含Fe、Cu、Mn等杂质）生产ZnO的工艺流程如下：

已知：黄钠铁矾在pH为1.5，温度为90℃时完全沉淀，且易于过滤。
2Cu +O₂ +2H₂SO₄ == 2CuSO₄+2H₂O
（1）步骤①的浸取液里除含有Zn²⁺、Mn²⁺以外，还含有的金属离子有     、     ，所加试剂X为Na₂SO₄和_________的混合液。
（2）步骤②可进一步氧化除铁，还氧化除去了Mn²⁺，试写出相应的除去Mn²⁺的离子方程式_________________________，步骤③加入的试剂是_______，整个工艺流程中可以循环使用的试剂是_____________。
（3）步骤⑤中检验沉淀是否洗涤干净的操作方法是____________________________。
（4）步骤④碳化实际得到的是一种碱式碳酸锌[ZnCO₃·xZn(OH)₂·yH₂O]，取该样品7.18 g，充分灼烧后测得残留物质量为4.86 g，将所得气体通入足量澄清石灰水中，得到2.00 g沉淀，则此碱式碳酸锌的化学式是________________。

某火电厂的脱硫尾气通入饱和K2CO3溶液吸收池后，经分解池制得纯净的CO2，再在合成塔与H2反应生成甲醇。其工艺艺流程示意图如下:

（1）吸收池中饱和K₂CO₃溶液吸收CO₂的离子方程式是                          。
（2）流程示意图中循环使用的物质是                        。
（3）300℃时，合成塔中的反应为CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，在密闭条件下，下列示意图能说明反应进行到t₁时刻时达到平衡状态的是         (填字母序号)

（4）利用合成塔中失活后的铬锌触媒可制得含有Cl^- 和CrO₄^2- 的溶液，其浓度均为0.01mol/L，向该溶液中逐滴加入0.01mol/L的AgNO₃溶液时，首先产生沉淀的阴离子是      (已知:Ksp(AgCl)=1.56×10^-10，Ksp(Ag₂CrO₄)=9.0×10^-12)
（5）合成塔中失活的铬锌触媒可用于制备锌锰电池。在碱性条件下，该电池的总反应为：Zn(s) ＋2MnO₂(s) ＋H₂O(l) = Zn(OH)₂(s) ＋Mn₂O₃(s) ，该电池正极的电极反应式是                   。若用电池电解(惰性电极)足量的Mg(NO₃)₂和NaCl的混合溶液，电解过程中阴极的现象是                            。