高中化学晶格能的应用试题

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_____________．

钼(Mo)是一种过渡金属元素，通常用作合金及不镑钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生产中制备 金属钼的主要流程图，已知钼酸难溶于水。

（1）写出反应①的化学方程式：                    。
（2）写出反应②的化学方程式：                    。
（3）反应①的尾气可以用碳酸钠溶液吸收。已知：根据表中提供的数据可知，在溶液中不能大量共存的微粒是______________；

A．HCO3^－、HSO3^－

B．HCO3^－、SO3^2^－

C．HCO3^－、H2S03

D．HSO3^－ CO3^2^－

向过量碳酸钠溶液中通人少量二氧化硫，写出反应的离子方程式：                   。
（4）如果在实验室模拟操作1和操作2,则需要使用的主要玻璃仪器有          。
（5）工业上制备还原性气体CO和H₂的反应原理为C0₂+CH₄2CO + 2H₂，CH₄ + H₂CO + 3H₂，含甲烷体积分数为80%的10L(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，用产生的还原性气体(CO和H₂)还原Mo0₃制钼，理论上能生产钼的质量为g(小数点后保留1位，钼的相对原子质量为96)。

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。

工业上用难溶于水的碳酸锶（SrCO₃）粉末为原料(含少量钡和铁的化合物)制备高纯六水氯化锶晶体(SrCl₂·6H₂O)，其过程为：

已知：Ⅰ.有关氢氧化物沉淀的pH：

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

Ⅱ.SrCl₂·6H₂O 晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。
（1）操作①需要加快反应速率，措施有充分搅拌和                     （写一种）。
碳酸锶与盐酸反应的离子方程式                                  。
（2）在步骤②-③的过程中，将溶液的pH值由1调节至         ；宜用的试剂为         。
A   1.5   B   3.7     C   9.7     D  氨水    E  氢氧化锶粉末    F  碳酸钠晶体
（3）操作③中所得滤渣的主要成分是                          (填化学式)。
（4）工业上用热风吹干六水氯化锶，适宜的温度是       
A．50~60℃          B．80~100℃         C．100℃以上
（5）步骤⑥宜选用的无机洗涤剂是                。

钛铁矿的主要成分为FeTiO₃（可表示为FeO·TiO₂），含有少量MgO、CaO、SiO₂等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料（钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂和磷酸亚铁锂LiFePO₄）的工业流程如下图所示：

已知：FeTiO₃与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO₃＋4H⁺＋4Cl^-＝Fe²⁺＋TiOCl₄^2-＋2H₂O
（1）化合物FeTiO₃中铁元素的化合价是            。
（2）滤渣A的成分是               。
（3）滤液B中TiOCl₄^2- 转化生成TiO₂的离子方程式是                                    。
（4）反应②中固体TiO₂转化成(NH₄)₂Ti₅O₁₅溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是                     。

（5）反应③的化学方程式是                       。
（6）若采用钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂）和磷酸亚铁锂（LiFePO₄） 作电极组成电池，其工作原理为：
Li₄Ti₅O₁₂＋3LiFePO₄Li₇Ti₅O₁₂＋3FePO₄
该电池充电时阳极反应式是                      。

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）。

辉铜矿是一种重要的铜矿石，主要含有硫化亚铜(Cu₂S)，还有Fe₂O₃、SiO₂及一些不溶性杂质。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜晶体的工艺流程如下：

已知：部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1．0 mol．L^-1计算）。

离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3^＋	1.1	3.2
Mn^2^＋	8.3	9.8
Cu^2^＋	4.4	6.4

回答下列问题：
（1）浸取后得到的浸出液中含有CuSO₄、MnSO₄。写出浸取时产生CuSO₄、MnSO₄反应的化学方程式                   。
（2）调节pH的目的是              ，pH的调节范围为_____________。
（3）生成MnCO₃沉淀的离子方程式为            。
（4）操作A为               。
（5）由辉铜矿制取铜的反应过程可以表示为：
2Cu₂S(s)+3O₂ (g) =2Cu₂O(s)+2SO₂(g) △H="-" 768.2 kJ.mol^-l
2Cu₂O(s)+Cu₂S(s)=6Cu(s)+SO₂ (g) △H="+116.0" kJ.mol^-l
则由Cu₂S与O₂加热反应生成Cu的热化学方程式为_____________。
（6）若用含85% Cu₂S的辉铜矿来制备无水Cu(NO₃)₂。假设浸取率为95%，调节pH时损失Cu 3%，蒸氨过程中有5%未转化为CuO，其它过程中无损耗，则1．0 kg这样的辉铜矿最多能制备        kg无水Cu(NO₃)₂。

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）

NaCN、KCN等氰化物是重要的基本化工原料。用于基本化学合成、冶金等。
（1）用含NaCN（N显一3价）的废水合成黄血盐(K₄[Fe(CN)₆])的主要工艺流程如图：

①写出NaCN的电子式__________。
②在反应器中发生的主要反应的方程式为                    。
③加入碳酸钠溶液主要目的是                              。
（2）已知HCN的电离常数K_a=6.2×10^-10，浓度均为0.1mol·L^－1的NaCN和HCN的混合溶液显       (填“酸”、“碱”或“中”) 性，通过计算说明原因                   。
（3）现代开采金矿：先以NaCN溶液浸取粉碎的含金(Au)矿石，通空气，使矿石中的金粒溶解，得到Na[Au(CN)₂]( 二氰合金酸钠)溶液；再用锌与Na[Au(CN)₂]溶液发生置换反应生成金。金溶解过程中发生的化学方程式为                  ；消耗的锌与生成的金的物质的量之比为                  。
（4）臭氧(O₃)可以将剧毒的NaCN溶液氧化为无毒的NaCNO, 进一步将NaCNO氧化得到N₂和NaHCO₃,在氧化过程中，1mol O₃得到2mole^-。若要处理含NaCN0.001mol·L^－110³L，至少需要标准状况下的O₃           L。

【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。

普通纸张的主要成分是纤维素，在早期的纸张生产中，常采用纸表面涂覆明矾的工艺，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覆明矾的工艺有关，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治酸性腐蚀的原理                              。
（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____TiO₃+____Cl₂

工业上回收利用某合金废料(主要含Fe、Cu、Al、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活泼金属)的工艺流程如下：

已知：K_sp[Cu(OH)₂]=4.0×10^－21，K_sp[Al(OH)₃]=1.0×10^－32，K_sp[Fe(OH)₃]=1.0×10^－38，K_sp[Fe(OH)₂]=8.0×10^－19。pH=7.3时Li⁺或Co³⁺开始沉淀。
（1）金属M为              。
（2）①加入H₂O₂的作用是(用离子方程式表示)                         。
②氨水的作用是调节溶液的pH，室温下，使溶液中杂质离子刚好沉淀完全而全部除去(浓度小于1.0×10^－5mol·L^－1) 。需调节溶液pH范围为                          。
（3）充分焙烧的化学方程式为                              。
（4）已知Li₂CO₃微溶于水，其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。操作2中，蒸发浓缩后必须趁热过滤，其原因是                                                 。

温度/℃	10	30	60	90
浓度/mol・L^－1	0.21	0.17	0.14	0.10

（5）用惰性电极电解熔融Li₂CO₃制取锂，阳极生成两种气体，则阳极的电极反应式为                 。
（6）①用Li、Co形成某锂离子电池的正极是LiCoO₂，含Li⁺导电固体为电解质。充电时，Li^＋还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C₆)中(如图a)。电池反应为Li_xC₆+Li_1-xCoO₂C₆+LiCoO₂，
写出该电池放电时的负极反应式___________________________。
②锂硫电池的总反应为：2Li+SLi₂S，图b表示用锂离子电池给锂硫电池充电，请在图b的电极( )中填写“Li”或“S”，以达到给锂硫电池充电的目的。
   

大气污染问题日益引起全民关注。
（1）PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm(1μm ="103" nm)的颗粒物。下列说法 不正确的是_________ (填字母序号)。
a．PM2.5主要来源于火力发电、工业生产、汽车尾气排放等过程
b．PM2.5颗粒小，所以对人体无害
c．直径介于1 ～ 2.5μm的颗粒物分散到空气中可形成胶体
d．推广使用电动汽车，可以减少PM2.5的污染
（2）北京科研工作者用五年时间研究出利用石灰乳除工业燃煤尾气中的硫(SO₂、SO₃)和氮(NO、NO₂)的新工艺，既能净化尾气，又能获得应用广泛的CaSO₄和Ca(NO₂)₂。

① 硫酸型酸雨的形成过程是大气中的SO₂溶于雨水生成某种弱酸，在空气中经催化氧化生成硫酸，该过程中反应的化学方程式为________________________ 、_______________ 。
② CaSO₄可以调节水泥的硬化时间。尾气中2molSO₂被石灰乳逐渐吸收最终生成了1mol CaSO₄，该过程中转移的电子数目为_________________________
③ Ca(NO₂)₂可制成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂等。尾气中NO、NO₂与石灰乳反应生成Ca(NO₂)₂的化学方程式______________________________ 。
（3）人类活动产生的CO₂长期积累，威胁到生态环境，其减排问题受到全世界关注。
工业上常用高浓度的K₂CO₃溶液吸收CO₂，得溶液X， 再利用电解法使K₂CO₃溶液再生，其装置示意图如下：
①在阳极区发生的反应包括____________和 H ⁺+ HCO₃^-＝ H₂O + CO₂↑。
②简述CO₃^2-在阴极区再生的原理____________________________ 。
③再生装置中产生的CO₂和H₂在一定条件下反应生成甲醇，工业上利用该反应合成甲醇。 已知：25 ℃，101 KPa下： H₂(g) + 1/2 O₂(g) ＝H₂O(g) Δ H1=" -242" kJ/mol
CH₃OH(g) + 3/2 O₂(g) ＝CO₂ (g) + 2 H₂O(g) Δ H₂=" -676" kJ/mol
写出CO₂和H₂生成气态甲醇等产物的热化学方程式________________________ 。

铁的发现和大规模使用，是人类发展史上的一个光辉里程碑，它把人类从石器时代、青铜器时代带到了铁器时代，推动了人类文明的发展。
（1）高铁酸钠(Na₂FeO₄)是水处理过程中的一种新型净水剂，它的氧化性比高锰酸钾更强，本身在反应中被还原成三价铁离子达到净水的目的。按要求回答下列问题： 高铁酸钠主要通过如下反应制取：
2Fe(OH)₃ + 3NaClO + 4NaOH ＝ 2Na₂FeO₄ + 3X + 5H₂O，
则X 的化学式________________ ，反应中被氧化的物质是_____________ (写化学式)。
（2）铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆。以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO 等，用硫酸渣制备铁红(Fe₂O₃)的过程如下：

①酸溶过程中Fe₂O₃与稀硫酸反应的化学方程式为_______________________ ；
“滤渣A”主要成份的化学式为____________________ 。
②还原过程中加入FeS₂的目的是将溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺，而本身被氧化为H₂SO₄，请完成该反应的离子方程式：
___ FeS₂ + ___Fe^{3 +} +___ H₂O ＝ ___Fe^{2 +} +___ SO₄^2- + ___。
③氧化过程中，O₂、NaOH与Fe²⁺反应的离子方程式为________________ 。
④为了确保铁红的质量和纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是3.2~3.8，

如果pH过大，可能引起的后果是____________(几种离子沉淀的pH见上表)；滤液B可以回收的物质有___________(写化学式) 。

酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，MnO₂，ZnCl₂和NH₄Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：
溶解度/(g/100g水)

温度/℃ 化合物	0	20	40	60	80	100
NH4Cl	29.3	37.2	45.8	55.3	65.6	77.3
ZnCl2	343	395	452	488	541	614

 

化合物	Zn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
Ksp近似值	10^-17	10^-17	10^-39

回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为                  ，电池反应的离子方程式为：             
（2）用废电池的锌皮制备ZnSO₄·7H₂O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H₂O₂溶解，铁变为_____，加碱调节至pH为        时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10^-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH为_____时，锌开始沉淀（假定Zn^2＋浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H₂O₂后果是                         ，原因是                       。