高中化学晶格能的应用试题

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

（1）金属M为            ，操作1为               。

（2）加入H₂O₂的作用是（用离子方程式表示）                ，加入氨水的作用是               。
（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。90℃时Ksp（Li₂CO₃）的值为                   。

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                。

锌钡白是一种白色颜料。工业上是由ZnSO₄与BaS溶液混合而成：BaS＋ZnSO₄＝ZnS↓＋BaSO₄↓。请根据以下工业生产流程回答有关问题。

Ⅰ、ZnSO₄溶液的制备与提纯：
有关资料：a．菱锌矿的主要成分是ZnCO₃，含少量SiO₂、FeCO₃、Cu₂(OH)₂CO₃等；
b．Zn(OH)₂与Al(OH)₃相似，能溶于过量的NaOH溶液生成Na₂ZnO₂。
（1）②中使用的氧化剂最好是下列的   （选填字母代号）。

A．Cl2

B．浓HNO3

C．KMnO4

D．H2O2

（2）为了达到综合利用、节能减排的目的，上述流程步骤④中的CO₂可以来自于步骤     （选填①、②、③、⑤）。
（3）写出步骤④后产生滤渣3的化学式      。
（4）与Al相似，Zn也能溶于NaOH溶液。写出将Zn片和Cu片放入NaOH溶液中形成原电池的负极电极反应式：                      。
Ⅱ、BaS溶液的制备：

有关数据：Ba(s)＋S(s)＋2O₂(g)＝BaSO₄(s)  ΔH₁＝－1473.2 kJ·mol^-1
C(s)＋O₂(g)＝CO(g)  ΔH₂＝－110.5 kJ·mol^-1
Ba(s)＋S(s)＝BaS(s) ΔH₃＝－460 kJ·mol^-1
（5）若煅烧还原的产物仅为BaS和CO，则其反应的热化学方程式为：      。
Ⅲ、制取锌钡白：
（6）如果生产流程步骤⑤硫酸过量，则ZnSO₄与BaS溶液混合制取锌钡白产生的后果是   。

孔雀石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，还含少量铁的化合物和硅的化合物。以孔雀石为原料可制备CuCl₂·3H₂O及纯碱，流程如下图。

且知：溶液A只含Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺三种金属离子，且三种离子沉淀的pH如下表所示。回答下列问题：

金属离子	Fe^3+	Fe^2+	Cu^2+
PH	氢氧化物开始沉淀	1.9	7.0	4.7
氢氧化物完全沉淀	3.2	9.0	6.7

（1）孔雀石研磨的目的是                                                             。
（2）孔雀石的主要成分与足量稀硫酸反应的化学方程式为                                 。
（3）使用上图中“试剂1”的目的是将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，试剂B宜选用    （填选项序号）。
A．酸性KMnO₄溶液        B．双氧水        C．浓硝酸          D．氯水
（4）加入CuO作用是调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离。则pH的范围为                。
（5）气体E、F与饱和食盐水作用生成H和G时，E和F应按一定先后顺序通入饱和食盐水中，其中，应先通入气体是                 （填代号及对应物质的化学式）。
（6）由溶液C获得CuCl₂·3H₂O，需要经过          、          、过滤等操作。
（7）已知：常温下Cu(OH)₂的Ksp=2×10^－20。计算Cu²⁺+2H₂OCu(OH)₂+2H⁺反应平衡常数        。

选考[化学---选修2：化学与技术]银、铜均属于重金属，从银铜合金废料中回收银并制备含铜化合物产品的工艺如图所示：

（1）熔炼时被氧化的元素是      ，酸浸时反应的离子方程式为      。为提高酸浸时铜元素的浸出率及浸出速率，酸浸前应对渣料进行处理，其处理方法是      。
（2）操作a是      ，固体B转化为CuAlO₂的过程中，存在如下反应，请填写空白处：
   CuO+     Al₂O₃      +       ↑。
（3）若残渣A中含有n mol Ag，将该残渣全部与足量的稀HNO₃置于某容器中进行反应，写出反应的化学方程式     。为彻底消除污染，可将反应中产生的气体与V L（标准状况）空气混合通入水中，
则V至少为      L（设空气中氧气的体积分数为0.2）。
（4）已知2Cu⁺  Cu+Cu²⁺，试分析CuAlO₂分别与足量盐酸、稀硝酸混合后，产生现象的异同点      。
（5）假设粗银中的杂质只有少量的铜，利用电化学方法对其进行精炼，则粗银应与电源的      极相连，当两个电极上质量变化值相差30.4g时，则两个电极上银质量的变化值相差      g。

(12分)【化学——化学与技术】黄铜矿在我国储量丰富，主要产地集中在长江中下游地区、川滇地区、山西南部中条山地区、甘肃的河西走廊以及西藏高原等。这种铜矿石所含主要成分为CuFeS₂，某企业以其为原料炼制精铜的工艺流程示意图如下：

请回答下列问题：
（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到l000℃，矿砂与空气反应生成冰铜(由Cu₂S和FeS互相熔合而成)和大气污染物A，该过程中发生主要反应的化学方程式为_________________；A可用于海水提溴，在粗溴提纯环节中，A参与反应的化学方程式为__________________；利用反射炉中产生的矿渣可生产一种良好的无机高分子絮凝剂——聚硅酸铁，其具有净水作用。将下列各项中物质加入水中后，不具有类似聚硅酸铁的净水作用的是_____________(填下列序号字母)
a．明矾         b．硫酸镁          c．硫酸铁          d．硫酸铝
（2）冰铜所含铜元素的质量分数为20％～50％。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的部分Cu₂S被氧化成Cu₂O，生成的Cu₂O再与Cu₂S反应，得到粗铜，用一个反应的化学方程式表示利用冰铜生产粗铜的过程________，利用这种工艺生产2 t含铜量为98％的粗铜，至少需要铜元素含量为40％的冰铜_______t。
（3）以CuSO₄溶液为电解液，电解精炼铜(粗铜中含Fe、Ag、Pt、Au等杂质)。下列说法中，正确的是______(填下列序号字母)。
a．电能全部转化为化学能    
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．电解液中Cu²⁺向阳极移动
d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属

【化学选修-化学与技术】(15分)铈、铬、钛、镍虽不是中学阶段常见的金属元素，但在工业生产中有着重要作用。
（1）二氧化铈 (CeO₂)在平板电视显示屏中有着重要应用。CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，CeO₂在该反应中作______________剂。
（2）自然界中Cr主要以+3价和+6价存在。+6价的Cr能引起细胞的突变，可以用亚硫酸钠将其还原为+3价的铬。写出过程中的离子方程式：                           。
（3）钛（Ti）被誉为“二十一世纪的金属”，工业上在550℃时用钠与四氯化钛反应可制得钛，该反应的化学方程式是                                                 。
（4）NiSO₄·xH₂O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于镀镍、电池等，可由电镀废渣(除镍外，还含有铜、锌、铁等元素)为原料获得。操作步骤如下：

①向滤液Ⅰ中加入FeS是为了除去Cu²⁺、Zn²⁺等杂质，除去Cu²⁺的离子方程式为              。
②对滤液Ⅱ先加H₂O₂再调pH，加H₂O₂的目的是              ，调pH的目的是                。
③滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃过滤后，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，这两步操作的目的是                                                       。

亚氯酸钠(NaClO₂)常用于水的消毒和砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是用过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

己知：①NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出ANClO₂.3H₂O
②
（1）吸收塔内发生反应的离子方程式为________。该工艺流程中的NaClO₃、ClO₂、NaClO₂都是强氧化剂，它们都能和浓盐酸反应制取Cl₂若用二氧化氯和浓盐酸反应制取Cl₂，当生成5molCl₂时，通过还原反应制得氯气的质量为________g。
（2）从滤液中得到NaClO₂.3H₂O晶体的所需操作依次是________（填写序号）。
a．蒸馏   
b．灼烧   
c．过滤   
d．冷却结晶   
e．加热蒸发
（3）印染工业常用亚氯酸钠(NaClO₂)漂白织物，漂白织物时真正起作用的是HClO₂。下表是25℃时HClO₂及几种常见弱酸的电离平衡常数：

①常温下，物质的量浓度相等的NaClO₂、NaF、NaCN、Na₂S四种溶液的pH由大到小的顺序为_________（用化学式表示）；
体积相等，物质的量浓度相同的NaF、NaCN两溶液中所含阴阳离子总数的大小关系为：________（填“前者大”“相等”或“后者大”）。
②是常用的沉淀剂。某工业污水中含有等浓度的Cu^2＋ 、Fe^2＋ 、Pb^2＋离子，滴加Na₂S 溶液后首先析出的沉淀是________；当最后一种离子沉淀完全时（该离子浓度为l0 mol/L），此时体系中的S^2－的浓度为____________.

【化学-选修2：化学与技术】镁合金废料回收最常用的是熔炼法，其主要工艺流程为：
废料预处理→熔化→除铁→除气和除渣→铸造。
（1）废料预处理包括粉碎、除油污和油漆。
①粉碎方法有干态机械粉碎法和湿喷机械粉碎法，其中容易造成危险的方法是      ，理由是                                                      。
②把油污和油漆一次性除去最适宜的方法是
A.用热碱洗涤，过滤 
B.用有机溶剂溶解，过滤 
C.加热气化除去
（2）镁合金在加热到935K时熔化，并不断向其中通入氩气做保护气。若液态镁与空气接触，不但会发生反应产生杂质，而且降低了镁的回收率。写出与空气的两个主要反应方程式                   、                   。
（3）向熔融镁中加入固体硼砂（B₂O₃）除铁，生成FeB₂沉渣，写出有关的化学反应方程式           。
（4）镁合金除了含有铁之外，还含有少量铝。加入C₂Cl₆可以除去液态镁中的氢气，还能把铝转化为Al₄C₃沉渣：
C₂Cl₆→2C+3Cl₂ （1）
3C+4Al→Al₄C₃  （2）
①除气除渣炉排出的污染性气体有             。
②如果1t镁合金中，铝占3.6‰，则除去铝最少需要加入C₂Cl₆          g。

选考[化学—选修化学与技术]
通常情况下，当空气中CO₂的体积分数超过0.050%时，会引起明显的温室效应。为减小和消除CO₂对环境的影响，各国都在限制CO₂的排量，同时也加强对CO₂创新利用的研究。
（1）目前，推广用超临界CO₂（介于气态和液态之间）代替氟利昂作致冷剂，这一做法对环境的积极意义是                           。
（2）科学家为提取空气中的CO₂，把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应使之变为可再生燃料甲醇。流程如图：

①分解池中反应的化学方程式为：                   。
②合成塔中，若有4.4g CO₂与足量H₂恰好反应生成气态产物，放出4.947kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：                              。
（3）某同学拟用沉淀法测定空气中CO₂的体积分数，他查得CaCO₃、BaCO₃的溶度积K_sp分别为4.96×10^-9、2.58×10^-9。他最好将空气通入足量的          溶液，实验时除测定温度、压强和空气的体积外，还需测定                  。

【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_____________。

[选修2—化学与技术]金属钒被誉为“合金的维生素”，钒及其化合物在工业生产中有着广泛的应用。从废钒催化剂(主要成分有V₂O₅，VOSO₄，K₂SO₄，SiO₂等)中回收V₂O₅的生产流程图如下：

请回答：
（1）进行步骤①前，将废钒催化剂粉碎的目的是                  。写出步骤①中发生氧化还原反应的离子方程式                           。
（2）实验室中进行萃取分液操作时，用到的玻璃仪器有                    。②③变化过程可简化为(下式R表示VO²⁺，HA表示有机萃取剂)R₂(SO₄)_n(水层)+2n HA(有机层)2RA_n(有机层) + n H₂SO₄(水层)，为提高②中萃取百分率，应采取的措施是____                     ；
（3）25°C时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
钒沉淀率%	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

通过上表数据分析，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为______；
（4）在焙烧NH₄VO₃的过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随温度变化的曲线如下图所示，则NH₄VO₃在分解过程中                 。

A．先分解失去H₂O，再分解失去NH₃
B．先分解失去NH₃，再分解失去H₂O
C．同时分解失去H₂O和NH₃
D．同时分解失去H₂、N₂和H₂O
（5）全钒液储能电池的电解质溶液为VOSO₄溶液，电池的工作原理为VO₂⁺＋V²⁺＋2H⁺VO²⁺＋H₂O＋V³⁺，电池放电时正极的电极反应式为          。

【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_____________。

下列相关工业制法的描述不正确的是

A．电解熔融氯化钠制取金属钠

B．电解熔融的Al(OH) 3制取金属铝

C．用石英、纯碱、石灰石为原料制玻璃

D．用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含杂质的粗硅

ZnO是电镀、涂料、有机合成等化学工业的重要原料。某课题组设计由含锌工业废料（含Fe、Cu、Mn等杂质）生产ZnO的工艺流程如下：

已知：黄钠铁矾在pH为1.5，温度为90℃时完全沉淀，且易于过滤。
2Cu +O₂ +2H₂SO₄ == 2CuSO₄+2H₂O
（1）步骤①的浸取液里除含有Zn²⁺、Mn²⁺以外，还含有的金属离子有     、     ，所加试剂X为Na₂SO₄和_________的混合液。
（2）步骤②可进一步氧化除铁，还氧化除去了Mn²⁺，试写出相应的除去Mn²⁺的离子方程式_________________________，步骤③加入的试剂是_______，整个工艺流程中可以循环使用的试剂是_____________。
（3）步骤⑤中检验沉淀是否洗涤干净的操作方法是____________________________。
（4）步骤④碳化实际得到的是一种碱式碳酸锌[ZnCO₃·xZn(OH)₂·yH₂O]，取该样品7.18 g，充分灼烧后测得残留物质量为4.86 g，将所得气体通入足量澄清石灰水中，得到2.00 g沉淀，则此碱式碳酸锌的化学式是________________。

【化学—选修2：化学与技术】
近年来，为提高能源利用率，西方提出共生理念——为提高经济效益，人类生产活动尽可能多功能化。共生工程将会大大促进化学工业的发展。
（1）由于共生工程的应用，利用发电厂产生的SO₂制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO₂＋O₂＋2H₂O＝2H₂SO₄，该电池电动势为1.06V。实际过程中，将SO₂通入电池的   极（填“正”或“负”），负极反应式为            ；用这种方法处理SO₂废气的优点是          。
（2）以硫酸工业的SO₂尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下：

①生产中，向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是          。
②下列有关说法正确的是              (填序号)。

A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙

B．反应III中发生反应的化学方程式为CaSO4＋4CCaS＋4CO↑

C．反应IV需控制在60～70℃，目的之一是减少碳酸氢铵的分解

D．反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥

③反应V中选用了40%的乙二醇溶液做溶剂，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液做溶剂的原因是                                。
④（NH₄)₂SO₃可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式                     。