高中化学晶格能的应用试题

某合作学习小组的同学拟用硼砂制取硼酸并测定硼酸样品的纯度。制备硼酸的实验流程如下：

（1）溶解硼砂时需要的玻璃仪器有：烧杯和      。
（2）用pH试纸测定溶液pH的操作方法为      。
（3）用盐酸酸化硼砂溶液生成硼酸的离子方程式为        。
（4）实验流程中缺少的步骤a、步骤b操作分别为     、       。
（5）硼酸酸性太弱不能用碱的标准溶液直接滴定，实验室常采用间接滴定法，其原理为：

滴定步骤为：

①滴定到终点时溶液颜色变化是     。
②若滴定到终点时消耗NaOH标准溶液22.00mL，则本次滴定测得的硼酸样品中硼酸的质量分数为     （假定杂质不反应）。
③若滴定时滴定管尖嘴部分有气泡，滴定过程中消失，将导致测得的结果     （选填：“偏大”、“偏小”或“不变”）。

锆（Zr）元素是核反应堆燃料棒的包裹材料，二氧化锆（ZrO₂）可以制造耐高温纳米陶瓷。我国有丰富的锆英石（ZrSiO₄）含Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃等杂质，碱熔法生产锆的流程如下：

已知25℃时部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Zr(OH)4	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀时pH	1.2	2.7	3.4	6.3
完全沉淀时pH	2.4	3.2	5.2	9.7

（1）完成高温熔融时的主要反应方程式：ZrSiO₄ + 4NaOH ＝  Na₂ZrO₃ +                +            
（2）为了提高浸出率可采取的方法有                 、             （列举两种）
（3）生成滤渣2的成分                          （用化学式表示）
（4）用氨水将滤液2的pH调至    ≤pH＜     ，目的是                         。
（5）往流程中滤渣1中加入盐酸溶液，过滤不溶物后，再将滤液在不断通入         气流同时蒸发结晶，可回收得到铁的氯化物FeCl₃晶体。

过氧化钙可以用于改善地表水质，处理含重金属粒子废水和治理赤潮，也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如下：

已知CaO₂·8H₂O呈白色，微溶于水，加热至350 ℃左右开始分解放出氧气。
（1）用上述方法制取CaO₂·8H₂O的化学方程式是________；
（2）检验“水洗”是否合格的方法是________；
（3）沉淀时常用冰水控制温度在0 ℃左右，其可能原因是(写出两种)：
①____________；②____________。
（4）测定产品中CaO₂的含量的实验步骤：
第一步：准确称取a g产品于有塞锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体，再滴入少量2 mol·L^－1的H₂SO₄溶液，充分反应。
第二步：向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。
第三步：逐滴加入浓度为c mol·L^－1的Na₂S₂O₃溶液至反应完全，消耗Na₂S₂O₃溶液V mL。
【已知：】
①CaO₂的质量分数为____________(用字母表示)；
②某同学第一步和第二步的操作都很规范，第三步滴速太慢，这样测得的CaO₂的质量分数可能________(填“不受影响”、“偏低”或“偏高”)，原因是_________。

(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。

三氯化铬是化学合成中的常见物质，三氯化铬易升华，在高温下能被氧气氧化。制备三氯化铬的流程如下图所示：

（1）重铬酸铵分解产生的三氧化二铬（Cr₂O₃难溶于水）需用蒸馏水洗涤，如何用简单方法判断其已洗涤干净？                                              。
（2）已知CCl₄沸点为76.8℃，为保证稳定的CCl₄气流，适宜的加热方式是       。
（3）用下图装置制备CrCl₃时，

反应管中发生的主要反应为：  Cr₂O₃+3CCl₄==2CrCl₃+3COCl₂，则向三颈烧瓶中通入N₂的作用为：
①                                     ；
②                                     。
（4）样品中三氯化铬质量分数的测定：称取样品0.3000g，加水溶解并定容于250mL容量瓶中。移取25.00mL于碘量瓶（一种带塞的锥形瓶）中，加热至沸后加入1g Na₂O₂，充分加热煮沸，适当稀释，然后加入过量2mol·L^–1H₂SO₄至溶液呈强酸性，此时铬以Cr₂O₇^2–存在，再加入1.1g KI，加塞摇匀，充分反应后铬以Cr³⁺存在，于暗处静置5min后，加入1mL指示剂，用0.0250mol·L^–1标准Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，平行测定三次，平均消耗标准Na₂S₂O₃溶液21.00mL。（已知：2Na₂S₂O₃+I₂ == Na₂S₄O₆+2NaI）
①滴定实验可选用的指示剂名称为     ，判定终点的现象是             ；若滴定时振荡不充分，刚看到局部变色就停止滴定，则会使样品中无水三氯化铬的质量分数的测量结果         （填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
②加入Na₂O₂后要加热煮沸，其主要原因是                               。
③加入KI时发生反应的离子方程式为                                   。
④样品中无水三氯化铬的质量分数为                 。（结果保留一位小数）

工业上可用软锰矿(主要成分是MnO₂)和黄铁矿(主要成分是FeS₂)为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰(MnCO₃)。其工业流程如下：

已知：MnCO₃难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解。
回答下列问题：
（1）净化工序的目的是除去溶液中的Cu²⁺、Ca²⁺等杂质。若测得滤液中c(F^-)=0.01mol/L^-1，滤液中残留的c(Ca²⁺)=            〔已知：K_sp(CaF₂)=1.46×10^-10〕
（2）沉锰工序中，298K、c(Mn²⁺)为1.05 mol/L^-1时，实验测得MnCO₃的产率与溶液pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的结论是          。
（3）从沉锰工序中得到纯净MnCO₃的操作方法是：过滤、                  。
（4）为测定某软锰矿中二氧化锰的质量分数，准确称量1.20g软锰矿样品，加入2.68g草酸钠固体，再加入足量的稀硫酸并加热(杂质不参加反应)，充分反应后冷却，将所得溶液转移到250mL容量瓶中用蒸馏水稀释至刻度，从中取出25.0mL，用0.0200mol·L^-1高锰酸钾溶液进行滴定，当滴入20.0mL溶液时恰好完全反应。
已知高锰酸钾、二氧化锰在酸性条件下均能将草酸钠(Na₂C₂O₄)氧化：
2MnO₄^- + 5C₂O₄^2- + 16H⁺ ="=" 2Mn²⁺ + 10CO₂↑+ 8H₂O
MnO₂ + C₂O₄^2- + 4H⁺ ="=" Mn²⁺ + 2CO₂↑+ 2H₂O
求该软锰矿中二氧化锰的质量分数          (写出计算过程)。

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；
（1）SiCl₄发生水解反应的化学方程式                                        。
（2）氮化硅（Si₃N₄）是一种高温结构材料，粉末状的Si₃N₄可以在高温条件下由SiCl₄ 蒸
汽与NH₃反应得到，请写出该反应的化学方程式                         。
（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。

利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料．LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得．

（1）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液．B极区电解液为      溶液（填化学式），阳极电极反应式为      ，电解过程中Li⁺向      电极迁移（填“A”或“B”）．
（2）利用钴渣[含Co（OH）₃、Fe（OH）₃等]制备钴氧化物的工艺流程如下：

Co（OH）₃溶解还原反应的离子方程式为      ，铁渣中铁元素的化合价为    ，在空气中煅烧CoC₂O₄生成钴氧化物和CO₂，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO₂的体积为1.344L（标准状况），则钴氧化物的化学式为     。

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，还有少量难溶性杂质）。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	开始沉淀	完全沉淀
Al（OH）3	3.8	5.2
Fe（OH）3	2.7	3.2
Fe（OH）2	7.6	9.7
Ni（OH）2	7.1	9.2

回答下列问题：
（1）溶液①中含金属元素的离子是_________________。
（2）用离子方程式表示加入双氧水的目的___________；双氧水可以用下列物质替代的是_______。
A．氧气           B．漂白液          C．氯气        D．硝酸
（3）操作a和c需要共同的玻璃仪器是_____________；操作C的名称是______________。
（4）如果加入双氧水量不足或“保温时间较短”，则所制备的产品可能含有的杂质为_____________；请选择合适的试剂，设计实验证明产品中是否含“杂质” ______________。
（5）含镍金属氢化物MH－Ni燃料电池是一种绝色环保电池，广泛应用于电动汽车。其中M代表储氢合金，MH代表金属氢化物，电解质溶液可以是KOH水溶液．它的充、放电反应为：xNi(OH)₂+M  MH_x+xNiOOH；电池充电过程中阳极的电极反应式为_____________，放电时负极的电极反应式为___________。

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________________。