高中化学晶格能的应用实验题

(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）。

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。

大理石中含有的主要杂质是氧化铁，以下是某化学兴趣小组用大理石为原料制取安全无毒杀菌剂过氧化钙的主要流程：

请回答下列问题：
（1）试剂A的名称是                 ；
（2）操作I的目的是                                    ；
（3）本实验需要多次使用玻璃棒，则本实验过程中玻璃棒的作用有                                ；
（4）写出反应②中生成CaO₂·8H₂O的化学方程式：                              ；

（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____________________。

、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                                。

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

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             。

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          。

(16分)纳米TiO₂在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。
（1）制备纳米TiO₂的方法之一是TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，该水解反应的化学方程式为                                               。再经过滤、水洗除去其中的Cl^–，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO₂。检验TiO₂·xH₂O中Cl^–是否被除净的方法是                                                               。
（2）用氧化还原滴定法测定TiO₂的质量分数：一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺，再以KSCN溶液作指示剂，用NH₄Fe(SO₄)₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。
请回答下列问题：
①配制NH₄Fe(SO₄)₂标准溶液时，加入一定量H₂SO₄的原因是                   ；
②滴定终点的现象是                                                      。
③滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为M g·mol^－1）试样w g，消耗c mol·L^－1 NH₄Fe(SO₄)₂标准溶液V mL，则TiO₂质量分数表达式为                                   。
④下列操作对TiO₂质量分数测定结果的影响（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
若在配制标准溶液过程中，烧杯中的NH₄Fe(SO₄)₂溶液有少量溅出，使测定结果              。
若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，使测定结果                。

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）。

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

医用氯化钙可用于补钙抗过敏等，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（CaCl₂ ·2H₂O的质量分数为97.3—103.0%），工艺流程为：

（1）CaCO₃与盐酸反应的离子方程式                                      。
（2）过滤时需用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外还有      。滤渣主要成分的化学式     。
（3）酸化时加盐酸的目的为：
①                                                                ，
②防止Ca²⁺ 在蒸发时发生水解。
（4）为什么蒸发结晶要保持在160℃：                                    。
（5）为测定样品中CaCl₂ ·2H₂O的含量，称取0.7522g样品并配成250mL溶液，分别取该溶液25.00mL于三个锥形瓶中，用0.04mol/LAgNO₃溶液进行三次滴定，消耗 AgNO₃溶液的平均体积为20.39mL。
①通过计算，样品中含CaCl₂ ·2H₂O的质量分数      。
②若所测样品 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                                            。

我国化学侯德榜（右图）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：
     
沉淀池中四种盐在不同温度下的溶解度（g / 100 g水）表

	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃	100℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	39.8
NH4HCO3	11.9	15.8	21.0	27.0	－①	－	－	－
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5	16.4	－
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.3	77.3

①＞35℃NH₄HCO₃会有分解
请回答：
（1）沉淀池中反应温度控制在30℃～35℃，是因为若高于35℃，则                        ，若低于30℃，则                            ；为控制此温度范围，采取的加热方法为                                  。
(2) 沉淀池中发生的化学反应方程式是                               。
（3）副产品的一种用途为       ，写出上述流程中X物质的分子式           。
（4）加料完毕后，继续保温30分钟，目的是                            。静置后只析出NaHCO₃晶体的原因是                                       。用蒸馏水洗涤NaHCO₃晶体的目的是除去                              杂质（以化学式表示）。
(5) 为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加   。

高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，原理为：3NaClO + 2Fe(NO₃)₃ + 10NaOH＝2Na₂FeO₄↓+ 3NaCl + 6NaNO₃ + 5H₂O
Na₂FeO₄＋2KOH＝K₂FeO₄＋2NaOH主要的生产流程如下：

（1）写出反应①的离子方程式                                     。
（2）流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下K_sp(K₂FeO₄)     K_sp(Na₂FeO₄)（填“＞”或“＜”或“＝”）。

（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。
上左图为不同的温度下，Fe(NO₃)₃不同质量浓度对K₂FeO₄生成率的影响；
右图为一定温度下，Fe(NO₃)₃质量浓度最佳时，NaClO浓度对K₂FeO₄生成率的影响。
①工业生产中最佳温度为 　    ℃，此时Fe(NO₃)₃与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为     。
②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe(OH)₃，写出该反应的离子方程式：
                                                                  。
若Fe(NO₃)₃加入过量，在碱性介质中K₂FeO₄与Fe³⁺发生氧化还原反应生成K₃FeO₄，此反应的离子方程式：                                            。
（4）K2FeO₄在水溶液中易水解：4FeO₄^2—+10H₂O4Fe(OH)₃+8OH^—+3O₂↑。在“提纯”K2FeO₄中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用        溶液（填序号）。

A．H2O

B．CH3COONa、异丙醇

C．NH4Cl、异丙醇

D．Fe(NO3)3、异丙醇