高中化学晶格能的应用实验题

锶(Sr)为第五周期ⅡA族元素。高纯六水氯化锶晶体(SrCl₂•6H₂O)具有很高的经济价值，61℃时晶体开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。用工业碳酸锶粉末(含少量Ba、Fe的化合物)制备高纯六水氯化锶的过程如下图：

请回答：
（1）加入少量30%H₂O₂的作用    （用离子方程式表示）；
（2）步骤③中氧化锶粉末的作用是    ，工业上用50～60℃热风吹干六水氯化锶，选择该温度的原因是   ；
（3）步骤④进行的实验操作为    、   ，步骤⑥中，洗涤氯化锶晶体最好选用   ；

A．水

B．硫酸

C．氢氧化钠溶液

D．氯化锶饱和溶液

（4）指出下图中仪器b 的名称   ， 在抽滤时使滤纸紧贴布氏漏斗瓷板的操作是   ，抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上；

（5）计算原工业碳酸锶粉末中碳酸锶的质量分数   （列计算式即可）。

I、硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、SiO₂等）是工业生产硫酸产生的废渣，其综合利用对环境保护具有现实意义。利用硫铁矿烧渣制备铁红等产品的实验流程如下：

已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如下图所示：

回答下列问题：
（1）酸浸、过滤后滤液中的金属阳离子是________________。
（2）煅烧FeCO₃生成产品I和CO₂的化学反应方程式为                  。实验室进行煅烧操作所需仪器除了酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒外，还有________________。
（3）生成产品Ⅱ的化学方程式为                      。为了获得产品Ⅱ，向（NH₄）₂SO₄溶液中加入KCl溶液后，还需要进行的操作是：              、            、洗涤、干燥。
II、天然气（主要成分甲烷）含有少量含硫化合物[硫化氢、羰基硫（COS）等]，可以用氢氧化钠溶液洗涤除去．羰基硫用氢氧化钠溶液处理的过程如下（部分产物已略去）：COSNa₂S溶液H₂
（4）羰基硫分子的电子式为                   。反应I除生成两种正盐外，还有水生成，其化学方程式为                         。
（5）已知反应II的产物X溶液中硫元素的主要存在形式为S₂O₃^2﹣，则II中主要反应的离子方程式为                   。
（6）下图是反应II在不同反应温度下,反应时间与H₂产量的关系图（Na₂S初始含量为3mmo1）。

a．判断T₁、T₂、T₃的大小：            >            >          ；
b．在T₁温度下，充分反应后，若X溶液中除S₂O₃^2﹣外，还有因发生副反应而同时产生的SO₄^2﹣，则溶液中c（S₂O₃^2﹣）：c（SO₄^2﹣）=                    。

废旧物的回收利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。某研究小组同学以废旧锌锰干电池为原料，将废旧电池含锌部分转化成ZnSO₄·7H₂O，含锰部分转化成纯度较高的MnO₂，将NH₄Cl溶液应用于化肥生产中，实验流程如下：

（1）操作②中所用的加热仪器应选          （选填“蒸发皿”或“坩埚”）。
（2）将溶液A处理的第一步是加入氨水调节pH为9，使其中的Fe³⁺和Zn²⁺沉淀，请写出氨水和Fe³⁺反应的离子方程式                        。
（3）操作⑤是为了除去溶液中的Zn²⁺。已知25℃时，

NH3·H2O的Kb	Zn^2+完全沉淀的pH	Zn(OH)2溶于碱的pH
1.8×10^－5	8.9	＞11

 
由上表数据分析应调节溶液pH最好为            （填序号）。
a．9                 b．10               c．11
（4） MnO₂精处理的主要步骤：
步骤1：用3%H₂O₂和6.0mol/L的H₂SO₄的混和液将粗MnO₂溶解，加热除去过量H₂O₂，得MnSO₄溶液（含少量Fe³⁺）。反应生成MnSO₄的离子方程式为              ；
步骤2：冷却至室温，滴加10%氨水调节pH为6，使Fe³⁺沉淀完全，再加活性炭搅拌，抽滤。加活性炭的作用是                         ；
步骤3：向滤液中滴加0.5mol/L的Na₂CO₃溶液，调节pH至7，滤出沉淀、洗涤、干燥，灼烧至黑褐色，生成MnO₂。灼烧过程中反应的化学方程式为               。
（5） 查文献可知，粗MnO₂的溶解还可以用盐酸或者硝酸浸泡，然后制取MnCO₃固体。
①在盐酸和硝酸溶液的浓度均为5mol/L、体积相等和最佳浸泡时间下，浸泡温度对MnCO₃产率的影响如图4，由图看出两种酸的最佳浸泡温度都在         ℃左右；

②在最佳温度、最佳浸泡时间和体积相等下，酸的浓度对MnCO₃产率的影响如图5，由图看出硝酸的最佳浓度应选择            mol/L左右。

K₂SO₄是无氯优质钾肥，Mn₃O₄是生产软磁铁氧体材料的主要原料。以硫酸工业的尾气联合制备K₂SO₄和Mn₃O₄的工艺流程如下：
     
（1）几种盐的溶解度见图。反应III中，向(NH₄)₂SO₄溶液中加入KCl溶液充分反应后，进行蒸发浓缩、     、洗涤、干燥等操作即得K₂SO₄产品。

（2）检验K₂SO₄样品是否含有氯化物杂质的实验操作是：                       。
（3）反应IV的化学方程式为                       。
（4）Mn₃O₄与浓盐酸加热时发生反应的离子方程式为                    。
（5）下图是煅烧MnSO₄•H₂O时温度与剩余固体质量变化曲线。

①该曲线中B段所表示物质的化学式为                                   。
②煅烧过程中固体锰含量随温度的升高而增大，但当温度超过1000℃时，再冷却后，测得产物的总锰含量反而减小。试分析产物总锰含量减小的原因：         。

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。

TiO₂既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。
（1）实验室利用反应TiO₂（s）+2CCl₄（g）=TiCl₄（g）+CO₂（g），在无水无氧条件下，制取TiCl₄实验装置示意图如下  

有关性质如下表   

物质	熔点/℃	沸点/℃	其它
CCl4	-23	76	与 TiCl4互溶
TiCl4	-25	136	遇潮湿空气产生白雾

 
仪器A的名称是____     ，装置E中的试剂是          。反应开始前必须进行的操作是____     ；反应结束后的操作包括：①停止通氮气②熄灭酒精灯③冷却至室温。正确的顺序为____     （填序号）。欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是          。
（2）工业上由钛铁矿（FeTO₃）（含Fe₂O₃、SiO₂等杂质）制备TiO₂的有关反应包括：
酸溶：FeTiO₃（s）+2H₂SO₄（aq）    FeSO₄（aq）+TiOSO₄（aq）+2H₂O（1）
水解；TiOSO₄（aq）+2H₂O（1）    H₂T1O₃（s）+H₂SO₄（aq）
简要工艺流程如下：

①试剂A为            。钛液I需冷却至70℃左右，若温度过高会导致产率降低，原因是          。
②取少量酸洗后的H₂TiO₃，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H₂O₂后出现微红色，说明H₂TiO₃中存在的杂质离子是____        ，写出其中发生氧化还原反应的离子方程式____    。这种H₂TiO₃即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO₂也会发黄，发黄的杂质是____         （填化学式）。

二氧化铈（）是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含、、以及其他少量可溶于稀酸的物质）。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：

（1）洗涤滤渣的目的是为了去除（填离子符号），检验该离子是否洗涤的方法是

（2）第②步反应的离子方程式是，滤渣B的主要成分是。
（3）萃取是分离稀土元素的常用方法，已知化合物作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，（填"能"或"不能"）与水互溶。实验室进行萃取操作是用到的主要玻璃仪器有、烧杯、玻璃棒、量筒等。
（4）取上述流程中得到的产品0.536，加硫酸溶解后，用0.1000标准溶液滴定终点是（铈被还原为），消耗25.00标准溶液，该产品中的质量分数为。

苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：


相关化合物的物理常数

物质	相对分子质量	密度（g/cm^-3）	沸点/℃
异丙苯	120	0.8640	153
丙酮	58	0.7898	56.5
苯酚	94	1.0722	182

回答下列问题：
（1）在反应器A中通入的X是        。
（2）反应①和②分别在装置          和           中进行（填装置符号）。
（3）在分解釜C中加入的Y为少置浓硫酸，其作用是______，优点是用量少，缺点是_____。
（4）反应②为(填“放热”或“吸热”）反应。反应温度控制在50-60℃，温度过高的安全隐患 是            。
（5）中和釜D中加入的Z最适宜的是           （填编号。已知苯酚是一种弱酸）
A． NaOH       B． CaCO    C． NaHCO       D． CaO
（6）蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为      和        ，判断的依据是          。
（7）用该方法合成苯酚和丙酮的优点是            。

MgSO₄•7H₂O在医药上常用做泻药，工业上可用氯碱工业中的一次盐泥为原料生产。已知一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分。其主要工艺如下：

用H₂SO₄调节溶液PH至1~2，H₂SO₄作用是                                                  。
（2）加NaClO溶液至PH=5~6并加热煮沸5~10分钟，沉淀2中主要含有MnO₂和另外两种难溶物，这两种难溶物的化学式分别为             、             ；其中NaClO溶液将MnSO₄转化为MnO₂的离子方程式为                                                              。
（3）检验滤液Ⅱ中是否含有Fe³⁺的实验方法是                                     。
（4）“操作X”是将溶液            、            、过滤洗涤，即得到MgSO₄•7H₂O晶体。
（5）准确称量制得的样品5g,用200mL水溶解，加入2 mol•L^—1的盐酸5mL，在不断搅拌下滴加足量2 mol•L^—1 BaCl₂溶液，充分反应后，得沉淀4.46g，则样品纯度为            。

实验室可以用MgCl₂•6H₂O为原料制备碳酸镁晶须，主要流程如下_：

试回答：
(1)操作1的名称是_______。
(2)上述反应过程要控制好温度，因为MgCO₃置于水中长时间加热煮沸可完全生成Mg(OH)₂，其原因是_____________________。
(3)另査阅文献，在加热煮沸时也可能生成碱式碳酸镁Mg₅(OH)₂(CO₃)₄·4H₂O，写出该反应的化学方程式______________。
(4)某课题组为了确定MgCO₃在水中长时间加热煮沸后所得的固体成分，进行如下研究。（注：Mg(OH)₂, Mg₅(OH)₂(CO₃)₄.4H₂O在煮沸时均不会分解）
①定性研究：请你完成下表中内容。

实验步骤	预期的实验现象和结论
取一定质量的固体样品	若                                                                                ，则固体产物为Mg(OH)2

 
②另取一定质量的固体，灼烧至恒重，能否通过固体质量的减少量来确定固体的成分？_______ (填“能”或“否”)，理由是______________

明矾石的主要成分是K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·2Al₂O₃·6H₂O，还含有少量Fe₂O₃杂质。利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：

(1)焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al₂(SO₄)₃+3S2Al₂O₃+9SO₂，该反应的氧化剂是_______。若生成l molAl₂O₃，则转移的电子数为__________________。
(2)熟料溶解时，反应的离子方程式为___________________________________________。
(3)母液中溶质主要成分的化学式为_____________________________________________。
(4)将标准状况下1.12L炉气通入100mL 0．5mol·L^-1NaOH溶液中，得到一种酸性溶液，则该溶液中各种离子浓度由大到小的排列顺序为____________________________。
(5)检验废渣中主要成分的方法是_____________________________________________________(写出操作步骤、现象及结论)。

氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO₃，含少量FeCO₃)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

（1）MgCO₃与稀硫酸反应的离子方程式为                        。
（2）加入H₂O₂氧化时，发生反应的化学方程式为                               。
（3）滤渣2的成分是                          （填化学式）。
（4）煅烧过程存在以下反应：
2MgSO₄+C2MgO+2SO₂↑+CO₂↑
MgSO₄+C MgO+SO₂↑+CO↑
MgSO₄+3CMgO+S↑+3CO↑
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。

①D中收集的气体可以是              (填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是              (填字母)。
a、NaOH溶液  b、Na₂CO₃溶液   c、稀硝酸 d、KMnO₄溶液
③ A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为+4，写出该反应的离子方程式：                            。

【化学—选修2化学与技术】(15分）
氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu^2＋、Fe^3＋)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下：

金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。

【已知：金属离子浓度为1 mol·L^－1时，Fe(OH)₃开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0，Cu(OH)₂开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】
请回答下列问题：
（1）酸浸时发生反应的离子方程式是________；析出CuCl晶体时的最佳pH在_______左右。
（2）铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为________________。
（3）析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是_____________________________________。
（4）产品滤出时所得滤液的主要分成是________，若想从滤液中获取FeSO4·7H₂O晶体，还需要知道的是__________________。
（5）若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜，试写出该反应的化学方程式：____________________。为提高CuCl的产率，常在该反应体系中加入稀碱溶液，调节pH至3.5。这样做的目的是_____________。

[化学——选修2:化学与技术](15分)草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂,用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如下：

回答下列问题:
（1）CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为    、  。
（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作②的滤液是  和  ，滤渣是  。
（3）工艺过程中③和④的目的是                                                。
（4）有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是____________________。
（5）结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250 g溶于水，用0.050 0 mol·L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，至浅粉红色不消褪，消耗KMnO₄溶液15.00 mL，反应的离子方程式为      ；列式计算该成品的纯度            。

过氧化尿素是一种新型漂白、消毒剂，广泛应用于农业、医药、日用化工等领域。用低浓度的双氧水和饱和尿素溶液在一定条件下可以合成过氧化尿素。反应的方程式为：CO(NH₂)₂+H₂O₂CO(NH₂)₂·H₂O₂。过氧化尿素的部分性质如下：

分子式	外观	热分解温度	熔点	溶解性
CO(NH2)2•H2O2	白色晶体	45℃	75~85℃	易溶于水、有机溶剂

合成过氧化尿素的流程及反应装置图如下：


请回答下列问题：
（1）仪器X的名称是    ；冷凝管中冷却水从     （填“a”或“b”）口进入；
（2）反应器的加热方式是        。
（3）搅拌器是否可用铁质材料      （填“是”或“否”），原因是           ；
（4）步骤①采用减压蒸发的原因是                                 。
（5）母液可以循环使用提高原料利用率，若欲从母液中分离出H₂O₂和尿素， 可采用的操作是        
A．盐析、过滤        B．减压蒸馏、结晶 
C．分液、过滤        D．常压蒸馏、萃取
（6）准确称取0.5000g产品于250mL锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，再加1mL6mol·L^-1H₂SO₄，用0.1000mol•L^-1KMnO₄标准溶液滴定至终点时消耗20.00mL（尿素与KMnO₄溶液不反应），则产品中CO(NH₂)₂•H₂O₂的质量分数为        ；若滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后消失，则测得的过氧化尿素含量         （填“偏高”、“偏低”或“不变”）。