高中化学晶格能的应用试题

亚氯酸钠(NaClO₂)是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。工业设计生产NaClO₂的主要流程如下：

（1）A的化学式是         ，装置III中A在        极区产生。
（2）II中反应的离子方程式是                。
（3）通电电解前，检验III中阴离子的方法和步骤是                 。
（4）为防止II中制备的NaClO₂被还原成NaCl，应选合适的还原剂，除双氧水外，还可以选择的还原剂是         (填字母编号)。
a．Na₂O₂       b．FeCl₂       c．Na₂S
（5）常温时，HClO₂的电离平衡常数Ka=1．0710^-2mol·L^-1，II中反应所得NaClO₂溶液(含少量NaOH)的pH=13，则溶液中=         。
（6）气体a、b与氢氧化钠溶液可构成燃料电池，用该电池电解200 mL 0．5 mol·L^-1的CuSO₄溶液，生成铜3．2 g，此时所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是            

碱式氧化镍（NiOOH）可用作镍氢电池的正极材料。以含镍（Ni²⁺）废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下：

（1）加入Na₂CO₃溶液时，确认Ni²⁺已经完全沉淀的实验方法是______________________________，过滤时需用到的玻璃仪器有烧杯、_______________________。
（2）写出碳酸镍与稀硫酸反应的离子方程式：_____________________。
（3）硫酸镍溶液可用于制备合成氨的催化剂Co_nNi(_1-n) Fe₂ O₄。如图表示在其他条件相同时合成氨的相对初始速率随催化 剂中n值变化的曲线，由图分析可知Co²⁺、 Ni²⁺两种离子中催化效果更好的是_________。

（4）写出在空气中加热Ni(OH)₂制取NiOOH的化学方程式：__________________________。

硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业。生产硫化钠大多采用无水芒硝（Na₂SO₄）—炭粉还原法，其流程示意图如下：

（1）若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO₂，写出煅烧时发生的总的化学反应方程式为    。
（2）上述流程中采用稀碱液比用热水更好，理由是           。
（3）常温下，取硫化钠晶体（含少量NaOH）加入到硫酸铜溶液中，充分搅拌。若反应后测得溶液的pH＝4，则此时溶液中c( S^2－)＝   mol·L^－1。
（已知：常温时CuS、Cu(OH)₂的Ksp分别为8.8×10^－36、2.2×10^－20）
（4）①皮革工业废水中的汞常用硫化钠除去，汞的去除率与溶液的pH和x（x代表硫化钠的实际用量与理论用量的比值）有关（如图所示）。为使除汞效果最佳，应控制的条件是：x＝   ，pH控制在   范围。

②某毛纺厂废水中含0.001 mol·L^－1的硫化钠，与纸张漂白后的废水（含0.002 mol·L^－1 NaClO）按1:2的体积比混合，能同时较好处理两种废水，处理后的废水中所含的主要阴离子有     。
（5）常温下利用Fe²⁺、Fe³⁺的相互转化，可将SO₂转化为SO₄^2－而实现SO₂的处理（总反应为2SO₂+O₂+2H₂O＝2H₂SO₄）。已知，含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺ + O₂+ 4H⁺ =4Fe³⁺ + 2H₂O，则另一反应的离子方程式为           。

四氯化钛(TiCl₄)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO₃)制备TiCl₄等产品的一种工艺流程示意图如下：

(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
Fe＋2Fe^3＋=3Fe^2＋
2TiO^2＋(无色)＋Fe＋4H^＋=2Ti^3＋(紫色)＋Fe^2＋＋2H₂O
Ti^3＋(紫色)＋Fe^3＋＋H₂O=TiO^2＋(无色)＋Fe^2＋＋2H^＋
加入铁屑的作用是                                                          。
(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO₂·nH₂O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在       范围。
(3)若把③中制得的固体TiO₂·nH₂O用酸清洗除去其中的杂质，还可制得钛白粉。已知25 ℃时，K_sp[Fe(OH)₃]＝2.79×10^－39，该温度下反应Fe(OH)₃＋3H^＋Fe^3＋＋3H₂O的平衡常数K＝       。
(4)已知：TiO₂(s)＋2Cl₂(g)=TiCl₄(l)＋O₂(g)   ΔH＝＋140 kJ·mol^－1
2C(s)＋O₂(g)=2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol^－1
写出④中TiO₂和焦炭、氯气反应生成液态TiCl₄和CO气体的热化学方程式：               。
(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是                 (只要求写出一项)。
(6)依据下表信息，要精制含少量SiCl₄杂质的TiCl₄，可采用       方法。

	TiCl4	SiCl4
熔点/℃	－25.0	－68.6
沸点/℃	136.4	57.6

 

(14分)铁是地壳中含量第二的金属元素,其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。
（一）工业废水中含有一定量的Cr₂O₇^2－和CrO₄^2－，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理。常用的处理方法是电解法,该法用Fe作电极电解含Cr₂O₇^2－的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶 液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。
（1）用Fe作电极的目的是       。
（2）阴极附近溶液pH升高的原因是                      (用电极反应式解释）溶液中同时生成的沉淀还有         。
（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400⁰C以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下：

已知:①某赤铁矿石含60.0% Fe₂O₃、3.6% FeO,还含有A1₂O₃、MnO₂、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：

（3）步骤②中加双氧水的目的是     ，pH控制在3. 4的作用是     。已知25°C时，，该温度下反应：Cu^2＋＋2H₂OCu(OH)₂＋2H^＋的平衡常数K=      。
（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？
（5）制备氮化铁磁粉的反应：（未配平），若整个过程中消耗氨气34.0 g，消耗赤铁矿石2 kg，设整个过程中无损耗，则氮化铁磁粉的化学式为    。

某火电厂的脱硫尾气通入饱和K2CO3溶液吸收池后，经分解池制得纯净的CO2，再在合成塔与H2反应生成甲醇。其工艺艺流程示意图如下:

（1）吸收池中饱和K₂CO₃溶液吸收CO₂的离子方程式是                          。
（2）流程示意图中循环使用的物质是                        。
（3）300℃时，合成塔中的反应为CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，在密闭条件下，下列示意图能说明反应进行到t₁时刻时达到平衡状态的是         (填字母序号)

（4）利用合成塔中失活后的铬锌触媒可制得含有Cl^- 和CrO₄^2- 的溶液，其浓度均为0.01mol/L，向该溶液中逐滴加入0.01mol/L的AgNO₃溶液时，首先产生沉淀的阴离子是      (已知:Ksp(AgCl)=1.56×10^-10，Ksp(Ag₂CrO₄)=9.0×10^-12)
（5）合成塔中失活的铬锌触媒可用于制备锌锰电池。在碱性条件下，该电池的总反应为：Zn(s) ＋2MnO₂(s) ＋H₂O(l) = Zn(OH)₂(s) ＋Mn₂O₃(s) ，该电池正极的电极反应式是                   。若用电池电解(惰性电极)足量的Mg(NO₃)₂和NaCl的混合溶液，电解过程中阴极的现象是                            。

卤块的主要成分是MgCl₂，此外还含 Fe³⁺、Fe²⁺和Mn²⁺等离子。以卤块为原料可制得轻质氧化镁，工艺流程如下图：

已知：Fe²⁺氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化为Fe³⁺，生成Fe(OH)₃沉淀除去。若要求产品尽量不含杂质，请根据表1表2提供的资料，填写空白：  
表1  生成氢氧化物沉淀的pH

物质	开始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.6
Mn（OH）2	8.3	9.8
Mg（OH）2	9.6	11.1

 
表2  化学试剂价格表

试剂	价格（元/吨）
漂液（含NaClO，25.2%）	450
双氧水（含H2O2 ,30%）	2400
烧碱（含98% NaOH）	2100
纯碱（含99.5% Na2CO3）	600

 
（1）在步骤②中加入漂液而不是双氧水其原因是                                         。
写出加入NaClO发生反应的离子方程式                                                        。
（2）在步骤③中控制pH=9.8，其目的是                                                       。
（3）沉淀物A的成分为             ，试剂Z应该是              。
（4）在步骤⑤中发生反应的化学方程式是                                                      。
（5）若在实验室中完成步骤⑥，则沉淀物必需在          （填仪器名称）中灼烧。

锂被誉为“金属味精”，以LiCoO₂为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β锂辉矿(主要成分为LiAlSi₂O₆，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：

已知：部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
开始沉淀pH	2.7	3.7	9.6
完全沉淀pH	3.7	4.7	11

 
请回答下列问题：
（1）写出反应Ⅰ中有电子转移的化学方程式_________________________；
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_______________；
（3）有同学认为在反应Ⅲ中只需加入碳酸钠溶液也能达成该步骤的目的，请阐述你的观点和理由  ____________；
（4）上述流程蒸发浓缩环节，若在实验室进行该操作，当蒸发浓缩至________出现时，就可停止该操作。
（5）Li与Mg、Be与Al、B与Si这三对元素在周期表中处于对角线位置，相应的两元素及其化合物的性质有许多相似之处。这种相似性称为对角线规则。步骤③中电解时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是___________。
（6）请设计一种从水洗后的矿泥中分离出Al₂O₃的流程：
（流程常用的表示方式为：）

实验室用氧化锌矿粉（主要含ZnO、FeCO₃、CuO等）制备碱式碳酸锌[Zn₂(OH)₂CO₃]，并将其用于合成氨工艺脱硫研究。

（1）“酸浸”时保持H₂SO₄过量的目的是     。
（2）已知：Mn²⁺开始沉淀的pH=8.1。
①写出加入KMnO₄溶液除铁的离子方程式：     。
②流程中调节pH=5.4所加试剂X为     （填化学式）；试剂X、KMnO₄溶液加入顺序能否互换？请判断并说明理由     。
（3）上述流程中的“滤液”可以用作化肥，该滤液的主要成分为     （填化学式）。
（4）合成氨原料气脱硫原理如图，碱式碳酸锌吸收硫化氢的化学方程式为     。

铁及其化合物在日常生活中应用广泛，请根据下列实验回答问题：
（1）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀的正极反应式为                              。
（2）生铁中含有一种铁碳化合物X（Fe₃C），X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性氧化物Y，Y可溶于过量盐酸，形成黄绿色的溶液，写出Y与盐酸反应的化学方程式                  。
（3）某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl₂·H₂O的工艺流程如下：

已知：Fe(OH)₂、Fe(OH)₃、Cu(OH)₂沉淀完全时的pH值分别为9.7、3.3、6.4。
试回答下列问题：
①试剂F应选用         （填编号）。
A.Cl₂         B.NaClO         C.HNO₃       D.浓硫酸
理由是                                                  。
②为了获得晶体，对滤液B进行的操作是蒸发浓缩，趁热过滤，滤液经冷却结晶，过滤得到产品。分析有关物质的溶解度曲线（如图），“趁热过滤”得到的固体是                      。

硼及其化合物在工业生产中应用广泛。用硼镁矿（主要成分Mg₂B₂O₅.H₂O）采用碳铵法生产硼酸主要流程如下：

（1）硼镁矿焙烧时需要粉碎，其目的是        。硼镁矿焙烧过程中只生成两种物质，写出化学方程式                    。
（2）硼酸溶解度如下所示，从NH₄H₂BO₃溶液获得硼酸晶体蒸发浓缩、冷去结晶、过滤、洗涤、干燥获得硼酸晶体。洗涤过程中需要用        （填“冷水”或“热水”），你的理由是                    。

（3）测得硼酸晶体纯度的试验方法是，取0．5000g样品与锥形瓶中，加甘油和刚冷却的废水，微热使样品溶解，迅速冷却至室温，加酚酞指示剂，用NaOH标准溶液滴定至15．80ml时，溶液恰好显粉红色且半分钟不褪色。
已知：每1．00mlNaOH滴定液相当于30．92mg的H₃BO₃
①迅速冷却锥形瓶中溶液的方法是                    ；
②滴定实验中加入甘油的目的                        ；
③测该样品中H₃BO₃的质量分数为                    ；

硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。
已知：硼镁矿主要成分为Mg₂B₂O₅•H₂O，硼砂的化学式为Na₂B₄O₇•10H₂O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：

回答下列有关问题：
（1）硼砂中B的化合价为        ，溶于热水后，常用H₂SO₄调pH2～3制取H₃BO₃，反应的离子方程式为             。X为H₃BO₃晶体加热脱水的产物，其与Mg制取粗硼的化学方程式为               。
（2）MgCl₂·7H₂O需要在HCl氛围中加热，其目的是                           。若用惰性电极电解MgCl₂溶液，其阴极反应式为                 。
（3）镁-H₂O₂酸性燃料电池的反应机理为Mg+H₂O₂+2H⁺==Mg²⁺+2H₂O，则正极反应式为                  。若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中Mg²⁺离子浓度为       。已知Ksp[Mg(OH)₂]=5．610^-12，当溶液pH=6时       (填“有”或“没有”)Mg(OH)₂沉淀析出。
（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI₃，BI₃加热分解可以得到纯净的单质硼。现将    0．020g粗硼制成的BI₃完全分解，生成的I₂用0．30mol·L^-1 Na₂S₂O₃(H₂S₂O₃为弱酸)溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液18．00mL。盛装Na₂S₂O₃溶液的仪器应为       滴定管(填“酸式”或“碱式”)。该粗硼样品的纯度为       。(提示：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-)

用菱锰矿（MnCO₃）常含有Fe₂O₃、FeO、HgCO₃·2HgO等杂质，工业常用菱锰矿制取锰，工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）向粗液1中加入的水最后需要          方法才能达到技术要求。
（2）流程中用的空气是用膜分离法制备的富氧空气，该方法的原理是           。
（3）净化剂主要成分为(NH₄)₂S，粗液2中发生主要反应的离子方程式为        。
（4）写出阳极的电极反应式          。说明电解液循环的原因              。
（5）写出铝热法炼锰的化学方程式                             。

碱式碳酸铜和氯气都是用途广泛的化工原料。
（1）工业上可用酸性刻蚀废液（主要成分有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H ⁺、Cl⁻）制备碱式碳酸铜，其制备过程如下：

已知：Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺生成沉淀的pH如下：

物质	Cu(OH)2	Fe (OH)2	Fe (OH)3
开始沉淀pH	4.2	5.8	1.2
完全沉淀pH	6.7	8.3	3.2

 
①氯酸钠的作用是            ；
②反应A后调节溶液的pH范围应为                          。
③第一次过滤得到的产品洗涤时，如何判断已经洗净？                    。
④造成蓝绿色产品中混有CuO杂质的原因是                    。
（2）某学习小组在实验室中利用下图所示装置制取氯气并探究其性质。

①实验室用二氧化锰和浓盐酸加热制取氯气，所用仪器需要检漏的有                    。
②若C中品红溶液褪色，能否证明氯气与水反应的产物有漂白性，说明原因             。此时B装置中发生反应的离子方程式是___________              _____。
③写出A溶液中具有强氧化性微粒的化学式                                。若向A溶液中加入NaHCO₃粉末，会观察到的现象是                     。

某工厂对工业生产钛白粉产生的废液进行综合利用，废液中含有大量FeSO₄、H₂SO₄和少量Fe₂（SO₄）₃、TiOSO₄，可用于生产颜料铁红和补血剂乳酸亚铁。其生产工艺流程如下：

已知：①TiOSO₄可溶于水，在水中可以电离为Ti0²⁺和SO₄：
②TiOSO₄水解的反应为：
请回答：
（1）步骤①所得滤渣的主要成分为______________________________。
（2）步骤③硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为__________________。
（3）步骤④需控制反应温度低于35℃，其目的是___________________。
（4）步骤④反应的离子方程式是__________________________________。
（5）已知：，试用平衡移动原理解释步骤⑤生成乳酸亚铁的原因_________________________________________________________。
（6）溶液B常被用于电解生产（NH₄）₂S₂0₈（过二硫酸铵）。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为_____________________________________。
（7）Fe³⁺对H₂O₂的分解具有催化作用。利用下图（a）和（b）中的信息，按图（c）装置（连通的A、B瓶中已充有NO₂气体）进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的_________（填“深”或“浅”），其原因是_________________________________。