高中化学晶格能的应用实验题

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______________

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：

（1）固体M的化学式是__________， X物质是___________。
（2）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__________________。
（3）碳酸化Ⅰ中发生主要反应的离子方程式是_______________________________________。
（4）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
（5）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)。
（6）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_______________。

碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病，KI、K1O₃曾先后用于加碘盐中。
（1）工业上可以通过铁屑法生产KI，其工艺流程如下：

①反应I生成铁与碘的化合物，若该化合物中铁元素与碘元素的质量比为21：127，则加入足量碳酸钾时，反应Ⅱ的化学方程式为                。
②操作A包括              ；用冰水洗涤的目的是                 。
（2）KIO₃可以通过H₂O₂氧化I₂先制得HIO₃，然后再用KOH中和的方法进行生产。
①烹饪时，含KIO₃的食盐常在出锅前加入，其原因是                      ，
②若制得1284 kg KIO₃固体，理论上至少需消耗质量分数为30％的双氧水           kg。
③KIO₃还可通过下图所示原理进行制备。电解时总反应的离子方程式为             。若忽略溶液体积的变化，则电解结束后阴极区的pH与电解前相比      (选填“增大”、“减小”或“不变”)。

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）。

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)。

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。

金属锂是原子能工业和新能源工业中的重要物质。工业上常用β—辉锂矿(主要成分是LiAlSi₂O₆，含有少量钙、镁杂质)制备金属锂，其生产流程如下：

已知Li₂CO₃微溶于水。请回答下列问题：
（1）写出LiAlSi₂O₆与硫酸反应的化学方程式_______________________。
（2）沉淀B的主要成分是_____________(写化学式)。
（3）蒸发浓缩Li₂SO₄溶液时，需要使用的硅酸盐质仪器有蒸发皿、_________和_________。
（4）上述生产流程中蒸发浓缩Li₂SO₄溶液的目的是____________________。
（5）金属锂用于锂电池时，常用FeF₃作其正极的活性物质，FeF₃常用FeCl₃与40%HF溶液反应制备。在制备过程中需要选用特制聚四氟乙烯材料的容器进行反应，而不是用普通的玻璃仪器或陶瓷仪器，其原因是_________________________________(用化学反应方程式表示)。
（6）金属锂可用于储存氢气，其原理是：①2Li＋H₂＝2LiH，②LiH＋H₂O＝LiOH＋H₂↑。若已知LiH的密度为0.82g·cm^-3，用金属锂吸收224L H₂（标准状况）恰好完全反应，则生成的LiH的体积与被吸收的氢气的体积之比为1: ______(精确到整数)。

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：         。

医用氯化钙可用于补钙、抗过敏和消炎等，以工业碳酸钙（含少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等杂质）生产医用二水合氯化钙工艺流程为：

已知：查阅资料得知氢氧化物沉淀时的pH为：

氢氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3
开始沉淀时的pH	2.3	4.0	开始溶解：7.8
完全沉淀时的pH	3.7	5.2	完全溶解：10.8

 
（1）CaCO₃与盐酸反应的离子方程式                                       。
（2）除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为                 ，目的是除去溶液中少量的Al^3＋、Fe^3＋。检验Fe(OH)₃是否沉淀完全的实验操作是                 
                                                                。
（3）过滤时需用的玻璃仪器有              。滤渣主要成分的化学式           。
（4）酸化时加盐酸的目的为：①                                  ，②防止Ca²⁺ 在蒸发时发生水解。
（5）为什么蒸发结晶要保持在160℃：                                       。
（6）测定晶体样品的纯度：若用一定浓度的AgNO₃溶液滴定一定质量的晶体样品，所测样品中CaCl₂ ·2H₂O的质量分数偏高（忽略其它实验误差），可能的原因之一为                                     。

钡盐生产中排出大量的钡泥[主要含BaCO₃、BaSO₃、Ba(FeO₂)₂等]，某主要生产BaCO₃的化工厂利用钡泥制取Ba(NO₃)₂晶体及其他副产物，其部分工艺流程如下：

已知：① Fe(OH)₃和Fe(OH)₂完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2和9.7
② Ba(NO₃)₂在热水中溶解度较大，在冷水中溶解度较小
③ K_SP(BaSO₄)=1.1×10^－10，K_SP (BaCO₃)=5.1×10^－9
（1）该厂生产的BaCO₃因含有少量BaSO₄而不纯，提纯的方法是：将产品加入足量的饱和Na₂CO₃溶液中，充分搅拌，过滤，洗涤。用离子方程式说明提纯原理：                                  。
（2）上述流程酸溶时，Ba(FeO₂)₂与HNO₃反应生成两种硝酸盐，化学方程式为：
                                                                    。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为       ；

A．BaCl2

B．BaCO3

C．Ba(NO3)2

D．Ba(OH)2

（4）废渣2为                    。
（5）操作III为                                 。
（6）过滤3后的母液应循环到容器         中。（填“a”、“b”或“c”）
（7）称取w克晶体溶于蒸馏水，加入足量的硫酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀质量为m克，则该Ba(NO₃)₂的纯度为             （相对分子质量：Ba(NO₃)₂为261，BaSO₄为233）。

钒及化合物用途广泛。工业上常用含少量Al₂O₃的钒铁矿（FeO×V₂O₅）碱熔法提取V₂O₅。简要工艺流程如下：
   
已知：①焙烧时可发生反应：V₂O₅+Al₂O₃+2Na₂CO₃2NaVO₃+2NaAlO₂+2CO₂↑
②常温下物质的溶解度：NaVO₃～21.2 g /100g水；HVO₃～0.008 g/100g水
（1）“浸出渣B”的主要成分是            。（写化学式）
（2）生产中，不直接用H₂SO₄浸泡“烧渣A”获取HVO₃的原因是                。
（3）“操作①”包括     、洗涤。如果不洗涤，则产品中可能含有的金属阳离子是     、     。下列装置（部分夹持仪器省去）可用在实验室进行“操作②”的是    。（填序号）

A                  B                 C                     D
（4）NaVO₃用于原油的脱硫技术，由V₂O₅溶于NaOH溶液中制取，反应的离子方程式为                                                     。
（5）V₂O₅还可用于将硅铁炼成钒铁。生产中加入CaO可节能减排。有关反应如下：
2V₂O₅(l)+ 5Si(s)+ 5CaO(s)=" 4V(s)+" 5CaSiO₃(s) △H₁ =" —2096.7" kJ/mol
已知：CaSiO₃(s)=" CaO(s)+" SiO₂(s)  △H₂ =" +92.5" kJ/mol
则：2V₂O₅(l)+ 5Si(s)=" 4V(s)+" 5SiO₂(s) △H₃ =                  。

重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇•2H₂O）俗称红矾钠，在工业方面有广泛用途．我国目前主要是以铬铁矿（主要成份为FeO•Cr₂O₃，还含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等杂质）为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：

中涉及的主要反应有：
主反应：4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂ 8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂
副反应： SiO₂+Na₂CO₃Na₂SiO₃+CO₂↑       Al₂O₃+Na₂CO₃2NaAlO₂+CO₂↑
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Mg(OH)2	Cr(OH)3
完全沉淀时溶液pH	4.7	3.7	11.2	5.6

 
试回答下列问题：
（1）“①”中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是             ；
（2）“③”中调节pH至4.7，目的是                    ；
（3）“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO₄^2－转化为Cr₂O₇^2－，请写出该平衡转化的离子方程式：                    ；
（4）称取重铬酸钠试样2.5000g配成250mL溶液,取出25.00mL于碘量瓶中,加入10mL 2mol•L^-1H₂SO₄和足量碘化钠（铬的还原产物为Cr³⁺），放于暗处5min，然后加入100mL水,加入3mL淀粉指示剂,用0.1200mol•L^-1Na₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－）
①判断达到滴定终点的依据是：                      。
②若实验中共用去Na₂S₂O₃标准溶液40.00ml，所得产品的中重铬酸钠的纯度      (设整个过程中其它杂质不参与反应) 。

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A的目的是为了去除       （填离子符号），检验该离子是否洗净的方法是       。
（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TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP        （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0.536g，加硫酸溶解后，用0.1000mol•溶液（铈被还原为）,消耗25.00mL溶液，该产品中的质量分数为          。

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。