高中化学晶格能的应用试题

用霞石岩（主要成份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。部分物质的溶解度见图，根据题意回答下列问题：

固体M的化学式是__________， X物质是___________。
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__________________。
碳酸化Ⅰ中发生主要反应的离子方程式是_______________________________________。
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
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)。
实验室用下面流程测定产品碳酸钾的纯度，为提高实验精度，T试剂最好是____________；操作Ⅲ的名称是_______________。

［化学一化学与技术］
金属钛(Ti)因为具有许多神奇的性能越来越引起人们的关注，被誉为“未来金属”。常温下钛不和非金属、强酸反应，加热至红热时，能与常见的非金属反应。工业上由钒钛磁铁矿经“选矿”得到的钛铁矿(主要成分为FeTiO₃)制取金属钛的主要工艺过程如下：

(1)从金属矿石中提炼金属一般需要经过三个阶段，上述工艺溶度积中涉及的有矿石中金属元素的还原、矿石的富集、金属的精炼；没有涉及的一个阶段是______________；生铁实际上属于铁______等元素形成的合金。若生产中碳的氧化产物主要为一种可燃性气体，请写出反应②的化学方程式__________________________。
(2)生产中碳除了用还原剂还原还原金属矿物外，还有一个重要作用是______________；反应③是在氩气的环境中进行，目的是_____________________，如何从反应③后的固体中获得金属钛_______________________________。
(3)已知在氯化过程中还有一种副产物VOCl₃生成，实际生产中常在409K时用铜还原VOCl₃，得到不溶于TiCl₄的VOCl₂，当有1molCu参加反应时转移的电子数为N_A，试写出该反应的化学方程式为___________________。

工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS₂)冶炼铜的主要流程如下：

（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_______吸收。
a．浓H₂SO₄     b．稀HNO₃          c．NaOH溶液    d．氨水
（2）用稀H₂SO₄浸泡熔渣B，取少量所得溶液，检验溶液中是否含有Fe³⁺的方法是_____________________________(注明试剂、现象)。若检验溶液中还存在Fe^2＋的方法是__________(注明试剂、现象)，写出反应的离子方程式：____________________________
己知：Ksp [Fe(OH)₃]= 4.0×10^-38， 若所得溶液中只含Fe³⁺，在溶液中加入一定量的石灰水，调节溶液的pH为5，此时Fe³⁺的浓度                  
（3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为                             。
（4）以CuSO₄溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是                          。
a．CuSO₄溶液的浓度不变      b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu^2＋向阳极移动 　d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
精炼后电解质溶液中的阳离子有：_____________________________________
（5）利用反应2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O可制备CuSO₄，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为                             。

(12分)双氧水、过硫酸钾是工业上常用的氧化剂、消毒剂。工业上以铂为阳极，铅或石墨为阴极，电解NH₄HSO₄溶液得过硫酸铵【(NH₄)₂S₂O₈】溶液，其工艺流程为：

（1）将电解后的溶液送往水解器中在减压条件下水解、蒸馏、浓缩分离，精馏得过氧化氢的水溶液，剩余溶液再循环使用。
①写出电解NH₄HSO₄溶液的化学方程式             
②写出水解器中(NH₄)₂S₂O₈溶液的水解方程式              。
③铂价格昂贵，试分析电槽阳极用铂不用铅的原因            。
④试分析水解器中使用减压水解、蒸馏的原因              。
（2）在电解后的过硫酸铵溶液中加入硫酸氢钾，析出过硫酸钾固体，过硫酸钾具有强氧化性，常被还原为硫酸钾，80℃以上易发生分解。
①将0.40 mol过硫酸钾与0.20 mol硫酸配制成1 L溶液，在80 ℃条件下加热并在t时刻向溶液中滴加入少量FeCl₃溶液，测定溶液中各成分的浓度如右图所示（H⁺浓度未画出）。图中物质X的化学式为         。

②已知硫酸锰（MnSO₄）和过硫酸钾（K₂S₂O₇）两种盐溶液在银离子催化下可发生反应，得到紫红色溶液。此反应的离子反应方程式                .

碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。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)工业上常用一定浓度的纯碱溶液清洗铁屑，目的是           。   
(2)加入少量NaHCO₃的目的是调节溶液的pH至 a，a的范围是        。
(3)已知室温下，Al(OH)₃的Ksp=1.3×10^-33，当pH=5时，溶液中c(Al³⁺)=       
(4)在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，若参与反应的O₂有11.2L（标准状况），则相当于节约NaNO₂的物质的量为              ；O₂参与反应的离子方程式为              
(5)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)²⁺离子，可部分水解生成Fe₂(OH)₄²⁺聚合离子。该水解反应的离子方程式为               。

实验室利用硫酸厂烧渣(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(FeSO₄·7H₂O)，过程如下：

(1)将过程②中的产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是         ；
A．品红溶液    B．紫色石蕊溶液    C．酸性KMnO₄溶液   D．溴水
(2)过程①中，FeS和O₂、H₂SO₄反应的化学方程式为：                           ；
(3)过程③中，需加入的物质是                  ；
(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⑤调节pH可选用下列试剂中的        (填选项序号)；
A．稀硫酸    B．CaCO₃    C．NaOH溶液
(6)过程⑥中，将溶液Z加热到70一80℃，目的是                           ；
(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验。①用分析天平称取2.00g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的氯化钡溶液；③过滤、洗涤、干燥，称量，得固体质量为2.33g。若该聚铁主要成分为[(Fe(OH)(SO₄)]_n，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为          。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)。

云南省曲靖的铬渣污染经媒体报道后，铬污染再次引起人们的关注。利用化学原理可以对工厂排放的含铬废水、铬渣等进行有效处理。
I．含铬废水的处理：某企业排放的含铬废水中含有较多毒性较大的Cr₂O₇^2-，某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到金属铬，设计了如下的工艺流程。

（1）加酸调节到pH=6，则用pH试纸测定溶液pH的操作是：                      。
（2）在含Cr₂O₇^2-废水中存在着平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O2CrO₄^2-+2H⁺，请写出该平衡的平衡常数表达式k=            ，若继续加水稀释，平衡将    移动（填“正向”、“逆向”“不”）。
（3）请写出通入SO₂时发生的离子反应：                         。
（4）写出加入铝粒时发生反应的化学方程式               ，该反应是焓     （填“增加”或“减少”）反应。
II．铬渣的处理
铬渣烧结炼铁法：铬渣中约含有55%的氧化钙和氧化镁，此外还含有15%左右的氧化铁，这些都是炼铁所需的成份。少量的铬渣代替消石灰同铁矿粉、煤粉混合，经烧结后送入高炉冶炼，六价铬还原为三价铬或金属铬，金属铬熔入铁水，而其它成分熔入熔渣。炼铁可使铬渣彻底解毒并充分利用，是铬渣治理的良好方法之一。
碱性溶液还原法：直接在碱性铬渣中加入硫化钠等进行六价铬的还原反应，形成Cr(OH)₃沉淀后，过滤回收铬污泥。
（5）铬渣烧结炼铁法中煤粉的作用是                                  。（写两点）
（6）请配平碱性溶液还原法中发生的离子反应：□Cr₂O₇^2－+□S^2—+□H₂O=□Cr(OH)₃+□S₂O₃^2—+□OH^—

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
②BaCO₃的相对分子质量是197；BaCl₂．2H₂O的相对分子质量是244
回答下列问题：
⑴SiCl₄发生水解反应的化学方程式_______________________________________
⑵SiCl₄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59KJ热量，则该反应的热化学方程式为_____________________________________________
⑶加钡矿粉调节PH=7的作用是①使BaCO₃转化为BaCl₂ ②_______________________
⑷生成滤渣A的离子方程式__________________________________________
⑸BaCl₂滤液经______、________、过滤、_________，再经真空干燥后得到BaCl₂．2H₂O
⑹10吨含78.8% BaCO₃的钡矿粉理论上最多能生成BaCl₂．2H₂O___________吨。

(8分)亚氯酸钠(NaClO₂)是一种重要的消毒剂。已知：①NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO₂·3H₂O，②ClO₂的沸点为283K，纯ClO₂易分解爆炸，③HClO₂在25℃时的电离程度与硫酸的第二步电离程度相当，可视为强酸。如图是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

(1)C1O₂发生器中所发生反应的离子方程式为                       ，发生器中鼓入空气的作用可能是           (选填序号)。
A．将SO₂氧化成SO₃增强酸性
B．稀释C1O₂以防止爆炸  
C．将NaClO₃氧化成C1O₂
(2)在该实验中用质量浓度来表示NaOH溶液的组成，若实验时需要450mLl60g／L的NaOH溶液，则在精确配制时，需要称取NaOH的质量是      g，所使用的仪器除托盘天平、量筒、烧杯、玻璃棒外，还必须有                                    
(3)在碱性溶液中NaClO₂比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量所需要的试剂是                       
(4)在吸收塔中，可代替H₂O₂的试剂是                 (填序号)。
A．Na₂O₂             B．Na₂S               C．FeCl₂              D．KMnO₄
(5)从滤液中得到NaClO₂·3H₂O晶体的实验操作依次是                         （填操作名称）

回收再利用锗产品加工废料，是生产GeO₂的重要途径，其流程如下图。

（1）Ge²⁺与氧化剂H₂O₂反应生成Ge⁴⁺，写出该反应的离子方程式：                   
                       ▲              。
（2）蒸馏可获得沸点较低的GeCl₄，在此过程中加入浓盐酸的原因是：                  
                      ▲              。
（3）GeCl₄水解生成GeO₂·nH₂O，此过程用化学方程式可表示为：           ▲        。温度对GeCl₄的水解率产生的影响如右图所示。为控制最佳的反应温度，实验时可采取的措施为    ▲    。（填字母）

A．用冰水混合物     B．49℃水浴          C．用冰盐水
（4）根据下表1 中不同pH下二氧化锗的溶解率，结合Ge在元素周期表中的位置及“对角线”法则，分析GeO₂溶解率随pH 变化的原因          ▲          ，用离子方程式表示pH>8时GeO₂溶解率增大可能发生的反应                ▲                  。
表1  不同pH下二氧化锗的溶解率

pH	4	5	6	7	8	9
溶解率/%	47.60	32.53	11.19	5.27	1.96	8.85