高中化学晶格能的应用实验题

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：                            。

氯化铁是常见的水处理剂，无水FeCl₃的熔点为555K、沸点为588K。工业上制备无水FeCl₃的一种工艺如下：

（1）试写出吸收塔中反应的离子方程式：                                      。
（2）已知六水合氯化铁在水中的溶解度如下：

温度/℃	0	10	20	30	50	80	100
溶解度(g/100gH20)	74.4	81.9	91.8	106.8	315.1	525.8	535.7

    从FeCl₃溶液中获得FeCl₃·6H₂O的方法是：              。
（3）室温时在FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，当溶液pH为2.7时，Fe³⁺开始沉淀；当溶液pH为4时，c(Fe³⁺)=       mol/L（已知：Ksp[Fe(OH)₃]= 1.1×10^－36）。
（4）FeCl₃的质量分数通常可用碘量法测定：称取6克无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，再转移到250mL容量瓶，用蒸馏水定容；取出25mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入某一指示剂并用0.1 mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定用去V mL。
（已知：2Fe³⁺ +2I^－= I₂+2Fe²⁺        I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－）
①滴定终点的现象是：                                 。
②滴定至终点，实验数据如下表所示：

（第一次滴定终点的数据如右图中c点所示，请将你读得的数据填入表中）

滴定次数	待测液体积(mL)	滴定前读数(mL)	滴定后读数(mL)
第一次	25.00	0.00	c=
第二次	25.00	0.00	14.99
第三次	25.00	0.00	15.01

则样品中氯化铁的质量分数为              （写出最终的计算结果）。
③下列操作可能使测定结果偏低的是             。
A．滴定管在注入溶液前用蒸馏水洗后未用标准液润洗
B．开始时碱式滴定管尖嘴部分留有气泡，滴定过程中消失
C．盛FeCl₃溶液的锥形瓶滴定前用FeCl₃溶液润洗了2次
D．滴定前仰视滴定管读数，滴定后平视滴定管读数

【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_____________。

工业上制取CuCl₂的生产流程如下：
 
请结合下表数据，回答下列问题：

物   质	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)3
完全沉淀时的pH范围	≥9.6	≥6.4	3～4

 
⑴ 溶液A中加入NaClO的目的是                            ；
此反应离子方程式为                                     ；
⑵ 在溶液B中加入CuO的作用是                              ；
⑶ 操作a的目的是                                         ；
⑷ 在Cu(OH)₂加入盐酸使Cu(OH)₂转变为CuCl₂。采用多量盐酸和低温蒸干的目的是          。

已知NaHCO₃低温时溶解度小，侯德榜制碱的方法是：向氨化的饱和食盐水中通入过量的二氧化碳，即有晶体析出，经过滤、洗涤、焙烧得纯碱。此过程可以表示为：
① NaCl (饱和) + NH₃+CO₂+H₂O＝NaHCO₃↓+NH₄Cl（此反应是放热反应）
② 2NaHCO₃ Na₂CO₃ +CO₂↑+H₂O
现某化学小组根据上述原理在实验室中模拟制碱过程，下图C装置是溶有氨和NaCl的溶液，且二者均达到了饱和。

（1）制CO₂时为了使反应随开随用，随关随停，上图A方框内应选用以下     装置（填序号）。简述该装置能随关随停的理由         。

（2）为使实验能够进行，在B、D方框内补上所需装置：         （将装置图画在答题卡上），并指明所用试剂：       。
（3）该小组同学按正确的方法连接装置，检验气密性合格后进行实验，发现析出的晶体非常少，在老师的指导下，他们对某个装置进行了改进，达到了实验目的。你认为他们的改进方法是             。
（4）若所用饱和食盐水中含有NaCl的质量为5.85g，实验后得到干燥的NaHCO₃晶体的质量为5.46g，假设第二步分解时没有损失，则Na₂CO₃的产率为             。

[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            。

孔雀石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，还含少量Fe、Si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO₄·5H₂O及CaCO₃，步骤如下：

请回答下列问题：
(1)溶液A中的金属离子有Cu^2＋、Fe^2＋、Fe^3＋。从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为________(填代号)，检验溶液A中Fe^3＋的最佳试剂为________(填代号)。
a．KMnO₄         b．(NH₄)₂S         c．H₂O₂          d．KSCN
(2)由溶液C获得CuSO₄·5H₂O，需要经过加热蒸发、________、过滤等操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是___________。
(3)制备CaCO₃时，应向CaCl₂溶液中先通入(或先加入)________(填化学式)。若实验过程中有氨气逸出，应选用下列________(填代号)装置回收。

碱式碳酸镁密度小，是橡胶制品的优良填料。可用复盐MgCO₃·(NH₄)₂CO₃·H₂O作原料制备。取一定量的含镁复盐放入三颈烧瓶中，并将三颈烧瓶放在恒温水浴锅中加热（如图所示），按一定的液固比加入蒸馏水，开启搅拌器同时加入预定的氨水，待温度到达 40℃时开始热解，此时滴加卤水（氯化镁溶液）并继续滴入氨水，保持10分钟，一段时间后过滤洗涤，滤出的固体在 120℃干燥得到碱式碳酸镁产品。

（1）①搅拌的目的是　　　　　　　　　　，②选择水浴加热方式，其优点是：　　　　。
（2） 40℃复盐开始热解生成MgCO₃·3H₂O，该反应的化学方程式为：                　。
（3）40℃时，开始滴加卤水的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（4）碱式碳酸镁产品中镁的质量分数（ω(Mg)%）越高，产品质量越好，氯的质量分数越高，产品质量越差。分析Cl^－含量采用滴定法，先精确称取一定量产品用适量硝酸溶解，经稀释等步骤最终配得一定体积的溶液。
　　测定实验中除用到天平、烧杯、玻璃棒、锥形瓶、滴定管外，还用到的玻璃仪器有：　　　　　　　　　　。
（5）若已知制得的碱式碳酸镁的质量ag，要确定其组成（不考虑微量杂质），还必需的数据有:　　　　　。
　①充分灼烧后，剩余固体的质量　　　　②灼烧时，测算得的二氧化碳的体积（已换算成标准状况）   ③灼烧时的温度和时间　　　　　④碱式碳酸镁的密度

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”）。

（本题共16分）磷矿石的主要成分是Ca₅F(PO₄)₃，含少量MgO、Fe₂O₃等杂质。工业上以磷矿石为原料制备H₃PO₄的常用流程如下：

已知：Ca₅F(PO₄)₃+ 7H₃PO₄→5Ca (H₂PO₄)₂+HF
（1）采用这种方法在实验室溶解磷矿石________（填“能”或“不能”）用玻璃仪器，原因是_____________________________________。
（2）操作Ⅰ的名称是___________
（3）在实验室中实现操作Ⅱ和Ⅲ所需要的玻璃仪器有_______________________，推测该萃取剂一定具有的性质是_________。
a. 该萃取剂与水互不相溶            b. 相同条件下，该萃取剂的密度比水小
c. 磷酸在该萃取剂中的溶解度很小   d. 某些磷酸二氢盐在该萃取剂中的溶解度很小
（4）采用该流程除制取磷酸外，还有__________________等副产品产生，请说出其中一种副产品的用途____________________________________。
（5）与直接用硫酸溶解磷矿石的工艺相比，该工艺的优点是____________________。

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/℃	其他
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        。反应开始前依次进行如下操作：组装仪器、       、加装药品、通N₂一段时间后点燃酒精灯。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（FeTiO₃）（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（l）
水解TiOSO₄（aq）+ 2H₂O（l）H₂TiO₃（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品收率降低，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    。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）。

红矾钠（重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇·2H₂O）是重要的基础化工原料。铬常见价态有+3、+6价。铬的主要自然资源是铬铁矿FeCr₂O₄（含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等杂质），实验室模拟工业以铬铁矿为原料生产红矾钠的主要流程如下：

①中主要反应：4 FeCr₂O₄ + 8Na₂CO₃ + 7O₂ 8Na₂CrO₄ + 2Fe₂O₃ + 8CO₂
①中副反应：Al₂O₃ + Na₂CO₃ 2NaAlO₂ + CO₂↑，SiO₂ + Na₂CO₃ Na₂SiO₃ + CO₂↑
请回答下列问题：
（1）FeCr₂O₄化学名为亚铬酸亚铁，写出它的氧化物形式________________。步骤“①”的反应器材质应选用__________（填“瓷质”、“铁质”或“石英质”）。
（2）“②”中滤渣1的成分是__________，“③”中调pH值是_______ （填“调高”或“调低”），“④”中滤渣2的成分是___________。
（3）“⑤”酸化的目的是使CrO₄^2－转化为Cr₂O₇^2－，写出平衡转化的离子方程式：__________________________。
（4）上图是Na₂Cr₂O₇·2H₂O和Na₂SO₄的溶解度曲线，则操作I是______，操作II是______（填序号）。

①蒸发浓缩，趁热过滤②降温结晶，过滤
（5）已知某铬铁矿含铬元素34%，进行步骤①~④中损失2%，步骤⑤~⑦中产率为92%，则1吨该矿石理论上可生产红矾钠_______吨（保留2位小数）。

、钡盐生产中会排出大量的钡泥[主要含有、、、等]。某化工厂主要生产、、，现利用钡泥制取，其部分工艺流程如下：（已知：（1）FeO₂^-极易水解而生成Fe(OH)₃   (2)Fe³⁺在pH＝3.7时即可水解即沉淀完全）

（1）酸溶后溶液中，与的反应化学方程式为：
                                                       。
（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，其原因是防止反应速率过快、浓硝酸挥发且易       。
（3）该厂结合本厂生产实际选用的X为        （填化学式）；“中和Ⅰ”会使溶液中（填离子符号）          的浓度减少。
（4）从溶液中得到其晶体的分离方法叫                              。
（5）废渣可直接排放。上述流程中洗涤的目的是                                。

(10分)利用天然气合成氨的工艺流程示意如下：

依据上述流程，完成下列填空：
（1）天然气脱硫时的化学方程式是                                         
（2）n mol CH₄经一次转化后产生CO 0.9n mol、产生H₂    mol（用含n的代数式表示）
（3）K₂CO₃（aq）和 CO₂反应在加压下进行，加压的理论依据是     （多选扣分）
（a）相似相溶原理   （b）勒沙特列原理   （c）酸碱中和原理
（4）由KHCO₃分解得到的CO₂可以用于                                   （写出CO₂的一种重要用途）。