高中化学晶格能的应用试题

[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            。

医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙为原料（含量为97.5%A，含有少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等杂质）生产医药级二水合氯化钙的主要流程如下：

（1）除杂操作时加入试剂A，调节溶液的pH为8.0～8.5，以除去溶液中少量的Al³⁺、Fe³⁺。试剂A可以选择 ________________________________。
a．Ca(OH)₂           b．NaOH         c．NH₃            d．Na₂CO₃
（2）检验溶液1中是否含Fe³⁺的方法是____________________________
（3）请指出下列操作的名称：操作1_______；操作2___________；请指出操作1中所用的玻璃仪器的名称_____________________。
（4）写出加入碳酸铵所发生的反应的离子方程式_____________；写出溶液2的一种用途_________。
（5）准确称取100 g工业碳酸钙粉末，通过上述方法理论上可以制得质量分数为99%的医药级二水合氯化钙的质量为____________。

某地煤矸石经预处理后含SiO₂(63%)、Al₂O₃(25%)、Fe₂O₃(5%)及少量钙镁的化合物等，一种综合利用煤矸石的工艺流程如下图所示。

（1）写出“酸浸”过程中主要反应的离子方程式(任写一个)：
                                                                  。
（2）物质X的化学式为________。“碱溶”时反应的离子方程式为_____________________________。
（3）已知Fe^3＋开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al^3＋开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得Al(OH)₃产品，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO₃一种试剂，后续的操作过程是                                ，再加入CaCO₃调节pH到5.4，过滤得到Al(OH)₃
（4）以煤矸石为原料还可以开发其他产品，例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后，常温下向AlCl₃饱和溶液中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl₃·6H₂O晶体。结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：                                                                            。

(8分)高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产流程如下：

（1）配制KOH溶液时，是在每100 mL水中溶解61.6 g KOH固体（该溶液的密度为1.47 g/mL）， 它的物质的量浓度是　　　____mol/L。
（2）在溶液I中加入KOH固体的目的是    （填编号）．

A．与溶液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO

B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率

C．为下一步反应提供碱性的环境

D．使副产物KClO3转化为KclO

（3）从溶液II中分离出K₂FeO₄后，还得到副产品KNO₃、KCl，写出③中反应的离子方程式：                                               。
（4）高铁酸钾（K₂FeO₄）与水反应时，生成红褐色胶体的同时释放出一种具有氧化性的气
体单质，请写出该反应的离子方程式：                                。

利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测。某工厂对制铬工业污泥中Cr（Ⅲ）回收与再利用工艺如下（硫酸浸液中金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺, Fe²⁺, Al³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺）

常温下部分阳离子的氢氧化物形成沉淀时溶液的pH见下表：

阳离子	Fe^3+	Fe^2+	Mg^2+	Al^3+	Ca^2+	Cr^3+
开始沉淀时的pH	1.9	7.0	9.6	4.2	9.7	—
沉淀完全时的pH	3.2	9.0	11.1	8.0	11.7	9.0（>9.0溶解）

（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是                             （至少一条）
（2）调pH=4.0是为了除去                      （填Fe³⁺, Al³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺）
（3）钠离子交换树脂的原理为Mⁿ⁺  + n NaR → MR_n  +nNa⁺,被交换的杂质离子是                           （填Fe³⁺, Al³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺）
（4）试配平下列氧化还原反应方程式：
    Na₂Cr₂O₇   +   SO₂  +     H₂O  =     Cr(OH)(H₂O)₅SO₄ +    Na₂SO₄

碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

（1）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH在          范围内，使溶液中的       沉淀(写离子符号)。
（2）反应Ⅱ中加入NaNO₂的目的是               发生反应的离子方程式为                            
（3）在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，若参与反应的O₂有11.2 L（标准状况），则相当于节约NaNO₂的物质的量为           。
（4）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)²⁺离子，Fe(OH)²⁺可部分水解生成Fe₂(OH)₄²⁺ 聚合离子，该水解反应的离子方程式为                                                     
（5）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe²⁺及NO₃^－。为检验所得产品中是否含有Fe²⁺，应使用的最佳试剂为        。
A．溴水      B．KSCN溶液      C．NaOH溶液      D．酸性KMnO₄溶液

以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，用硫酸渣制备铁红（Fe₂O₃）的过程如下：

（1）酸溶过程中Fe₂O₃与稀硫酸反应的化学方程式为                            ；
“滤渣A”主要成份的化学式为        。
（2）还原过程中加入FeS₂的目的是将溶液中的Fe^{3 +}还原为Fe^{2 +}，而本身被氧化为H₂SO₄，请完成该反应的离子方程式：FeS₂ + 14Fe^{3 +} +     H₂O="=" 15Fe^{2 +} +     SO₄^2- +      。
（3）氧化过程中，O₂、NaOH与Fe²⁺反应的离子方程式为                       。
（4）为了确保铁红的质量，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是       （几种离子沉淀的pH见下表）；滤液B可以回收的物质有（写化学式）                    。

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
开始沉淀pH	2.7	3.8	7.6	9.4
完全沉淀pH	3.2	5.2	9.7	12.4

 

(12分)以下是用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、SiO₂)为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图：


回答下列问题：
（1）酸浸、过滤后滤液A中的金属阳离子是_______________________     _______。
（2）滤液B中加入NH₄HCO₃溶液的离子方程式                                   。
（3）煅烧FeCO₃生成产品I的化学反应方程式为___________      __________________。
（4）已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如如图所示，产品Ⅱ的化学式为　　　　　　，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　　　　　　　、趁热过滤、洗涤、干燥。
（5）检验产品Ⅱ晶体中是否含有少量的氯化物杂质需用到的试剂是_______________，进一步提纯产品Ⅱ的方法是________________；
（6）步骤Ⅲ中可选用______________(填序号)试剂调节溶液的pH。

A．稀硝酸

B．双氧水

C．氨水

D．高锰酸钾溶液

二氧化钛（TiO₂）又称钛白，工业上利用钛铁矿（主要成分FeTiO₃，其中铁为正二价）为原料，采用硫酸法制得，其工艺流程如下图所示

请回答：
（1）铁矿加入硫酸反应可制得硫酸氧钛，其反应的化学方程式为：
FeTiO₃+ 2H₂SO₄=(    )TiOSO₄+(          )+(            )；
（2）为了提高二氧化钛的纯度,需要除去浸出液中的Fe³⁺，则加入的试剂A为     ，需过量的原因是  。
（3）操作1是                                    。
（4）进行操作1时需将滤液1在70-75℃，压力8000Pa的条件下真空蒸发器中进行，其原因是为了防止      ，滤液2加水稀释使硫酸氧钛（TiOSO₄）水解生成偏钛酸（TiO₂·nH₂O），请写出该水解反应的化学方程式                      。

高纯六水氯化锶晶体(SrCl₂·6H₂O)具有很高的经济价值，工业上用难溶于水的碳酸锶（SrCO₃）为原料(含少量钡和铁的化合物等)，制备高纯六水氯化锶晶体的过程为：

已知： Ⅰ. SrCl₂·6H₂O 晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。
Ⅱ.有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5
沉淀完全的pH	3.7	9.7

 
（1）操作①加快反应速率的措施有                              (写一种)。
碳酸锶与盐酸反应的离子方程式                            。
（2）酸性条件下，加入30% H₂O₂溶液，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，其离子方程式为          。
（3）在步骤②-③的过程中，将溶液的pH值由1调节至4时，宜用的试剂为_______。
A．氨水      B．氢氧化锶粉末     C． 氢氧化钠     D．碳酸钠晶体
（4）操作③中所得滤渣的主要成分是             (填化学式)。
（5）步骤④的操作是               、                 。
（6）工业上用热风吹干六水氯化锶，适宜的温度是     
A．50~60℃      B．70~80℃       C．80~100℃       D．100℃以上  

某研究性学习小组利用废旧铅蓄电池阴、阳极填充物------铅膏（含PbO、PbO₂、PbSO₄）制备电绝缘材料三盐基硫酸铅（3PbO•PbSO₄•H₂O），进行资源回收研究，设计实验流程如下：

（1）步骤①铅膏中PbSO₄与Na₂CO₃溶液反应转化为PbCO₃，说明溶解度：PbSO₄       （填“＞”或“＜”）PbCO₃。
（2）步骤①中PbO₂转化为PbCO₃的离子方程式是（请配平此离子方程式）：

（3）将步骤①和④的滤液合并，加入          PH＝7，再经过         、冷却结晶、
          、洗涤、干燥，可获得Na₂SO₄•10H₂O晶体。
（4）若铅膏的质量为78g，步骤①中PbO₂和PbSO₄全部转化为PbCO₃，且PbO未发生反应；步骤②中共收集到5.6LCO₂(标准状态)，步骤③中获得90.9 g PbSO₄,则铅膏中PbO的质量分数为            （假设流程中原料无损失）。

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”）。

（I）阅读下面信息，推断元素，按要求回答问题：

信息	问题
①短周期元素X、Y、Z、W，原子序数依次增大， 最外层电子数均不少于最内层电子数	⑴仅针对信息①，X一定不是 A．氢  B.碳C．氧 D．硫
②一定条件下，上述四种元素的单质均能与足量的氧气反应，生成的氧化物有两种能溶于稀硫酸，三种能溶于浓NaOH，氧化物的相对式量都大于26	⑵这四种元素含有铝元素吗?                        。
③上述四中元素的单质的混合物，加入足量的盐 酸溶液，固体部分溶解，过滤，向滤液中加入过 量的烧碱溶液，最终溶液中有白色沉淀	⑶白色沉淀的化学式为    。
④在W的最价氧化对应的水化合的含氧酸钠盐溶液中，加过量的盐酸能生成白色沉淀。	⑷生成白色沉淀的离子方程式为                         。
⑤X与W同主族	⑸X的最高价氧化物的电子式为      。

（II）已探明我国锰矿储量占世界第三位，但富矿仅占6.4%，每年尚需进口大量锰矿石。有人设计了把我国的贫菱锰矿（MnCO₃含量较低）转化为高品位“菱锰矿砂”（MnCO₃含量高）的绿色工艺。该工艺流程如下图所示：

已知焙烧反应①的化学方程式：（NH₄）₂SO₄＋MnCO₃MnSO₄＋2NH₃↑＋CO₂↑＋H₂O。
（1）写出反应②的离子方程式_______________________________________。
（2）上述工艺流程中，可以循环利用的物质有（NH₄）₂SO₄、____________、__________。从物料平衡角度看，理论上生产过程中_________（填“需要”或者“不需要”）添加（NH₄）₂SO₄。

高铁酸钠（Na₂FeO₄）具有很强的氧化性，是一种新型的绿色非氯净水消毒剂和高容量电池材料。以粗FeO（含有CuO、Al₂O₃和SiO₂等杂质）制备高铁酸钠的生产流程如下：

已知：NaClO不稳定，受热易分解。回答下列问题：
（1）高铁酸钠（Na₂FeO₄）中铁元素的化合价为            。
粗FeO酸溶过程中通入高温水蒸气，其目的是　　　　　　　              　　　。
（2）操作Ⅰ目的是得到高纯度FeSO₄溶液，氧化Ⅰ后的溶液中如果滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，由此推测氧化Ⅰ反应的离子方程式为　　　                  　　　　。
（3）本工艺中需要高浓度NaClO溶液，可用Cl₂与NaOH溶液反应制备：
①Cl₂与NaOH溶液反应的化学方程式为_____________________________________。
②在不同温度下进行该反应，反应相同一段时间后，测得生成NaClO浓度如下：

温度/^0C	15	20	25	30	35	40	45
NaClO浓度/mol·L^-1	4.6	5.2	5.4	5.5	4.5	3.5	2

请描述随温度变化规律：温度小于30℃时，NaClO浓度随温度升高而增大；温度高于30℃时，____________________________________________________。NaClO浓度随温度变化具有上述规律的原因为：________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________。

化学选修：化学与技术分
鄂尔多斯市已探明煤炭储量1496亿多吨，约占全国总储量的1/6。煤是重要的能源，也是生产化工产品的重要原料。试用所学知识，解答下列问题。
（1）煤的转化技术包括煤的气化技术和液化技术。煤的液化技术又分为________和________________。
（2）在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理为
FeS₂Fe²⁺+SO₄^2-Fe³⁺
这种脱硫技术称为微生物脱硫技术。该技术的第一步反应的离子方程式为________________，第二步反应的离子方程式为_________________________________________________。
（3）工业煤干馏得到的产品有焦炭、_____________________________________。
（4）工业上主要采用氨氧化法生产硝酸，如图是氨氧化率与氨－空气混合气中氧氨比的关系。其中直线表示反应的理论值；曲线表示生产实际情况。当氨氧化率达到100%，理论上r[n(O₂)/n(NH₃)]＝___________，实际生产要将r值维持在1.7～2.2之间，原因是__________________________________________。