高中化学晶格能的应用试题

草酸钴用途广泛，可用于指示剂和催化剂的制备。一种利用水钴矿［主要成分为Co₂O₃，含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO、MgO、CaO等］制取CoC₂O₄·2H₂O工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等；
②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	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
完全沉淀的pH	3．7	9．6	9．2	5．2	9．8

（1）浸出过程中加入Na₂SO₃的目的是将_____________还原（填离子符号）。
（2）NaClO₃的作用是将浸出液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，产物中氯元素处于最低化合价。该反应的离子方程式为____________。
（3）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是_________；使用萃取剂适宜的pH是______。

A．接近2．0          B．接近3．0         C．接近5．0
（4）“除钙、镁”是将溶液中Ca²⁺与Mg²⁺转化为MgF₂、CaF₂沉淀。已知K_sp(MgF₂)=7．35×10^-11、K_sp(CaF₂)=1．05×10^-10。当加入过量NaF后，所得滤液c(Mg²⁺)/ c (Ca²⁺)=           。

Ⅰ.某实验A小组设计生产亚氯酸钠（NaClO₂）的主要流程如图，

已知NaClO₂是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染工业。它在碱性环境中稳定存在。
（1）双氧水的电子式为           ，装置Ⅰ中发生反应的还原剂是　　　　　（填化学式）。
（2）A的化学式是　　 　，装置Ⅲ电解池中A在　　　极区产生，若装置Ⅲ中生成气体a为 11.2 L(标准状况)，则理论上通过电解池的电量为　　　             （已知法拉第常数F="9.65×l" 0⁴C· mol^-1)。
（3）装置Ⅱ中反应的离子方程式是　　　　　                        　　　 。
Ⅱ．某实验B小组测定金属锡合金样品的纯度（仅含少量锌和铜，组成均匀），将样品溶于足量盐酸: Sn+ 2HCl=SnCl₂+H₂↑，过滤，洗涤。将滤液和洗涤液合并再加过量的FeCl₃溶液。最后可用一定浓度的K₂Cr₂O₇酸性溶液滴定生成的Fe²⁺，此时还原产物为Cr³⁺。现有锡合金试样1.23g，经上述反应、操作后，共用去0.200mol/L的K₂Cr₂O₇的酸性溶液15.00mL。
（4） 列式计算样品中锡的质量分数。
（5）用上述样品模拟工业上电解精炼锡，如图：

b极发生电极反应式      ，当得到11.90g纯锡时，电解质溶液质量减轻0.54g，则锡合金质量减少_______ g（结果保留一位小数）。

三氯化铬是化学合成中的常见物质，三氯化铬易升华，在高温下能被氧气氧化。制备三氯化铬的流程如下图所示：

（1）重铬酸铵分解产生的三氧化二铬（Cr₂O₃难溶于水）需用蒸馏水洗涤，如何用简单方法判断其已洗涤干净？                                              。
（2）已知CCl₄沸点为76.8℃，为保证稳定的CCl₄气流，适宜的加热方式是       。
（3）用下图装置制备CrCl₃时，

反应管中发生的主要反应为：  Cr₂O₃+3CCl₄==2CrCl₃+3COCl₂，则向三颈烧瓶中通入N₂的作用为：
①                                     ；
②                                     。
（4）样品中三氯化铬质量分数的测定：称取样品0.3000g，加水溶解并定容于250mL容量瓶中。移取25.00mL于碘量瓶（一种带塞的锥形瓶）中，加热至沸后加入1g Na₂O₂，充分加热煮沸，适当稀释，然后加入过量2mol·L^–1H₂SO₄至溶液呈强酸性，此时铬以Cr₂O₇^2–存在，再加入1.1g KI，加塞摇匀，充分反应后铬以Cr³⁺存在，于暗处静置5min后，加入1mL指示剂，用0.0250mol·L^–1标准Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，平行测定三次，平均消耗标准Na₂S₂O₃溶液21.00mL。（已知：2Na₂S₂O₃+I₂ == Na₂S₄O₆+2NaI）
①滴定实验可选用的指示剂名称为     ，判定终点的现象是             ；若滴定时振荡不充分，刚看到局部变色就停止滴定，则会使样品中无水三氯化铬的质量分数的测量结果         （填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
②加入Na₂O₂后要加热煮沸，其主要原因是                               。
③加入KI时发生反应的离子方程式为                                   。
④样品中无水三氯化铬的质量分数为                 。（结果保留一位小数）

电镀污泥中含有Cr(OH)₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物质,工业上通过“中温焙烧—钠氧化法”回收Na₂Cr₂O₇等物质。

已知:在Na₂CrO₄溶液中含有少量NaAlO₂、Na₂ZnO₂等物质
(1)水浸后的溶液呈　　　　性(填“酸”、“碱”或“中”)。 
(2)完成氧化焙烧过程中生成Na₂CrO₄的化学方程式。
　　　　Cr(OH)₃+　　　　Na₂CO₃+　　　　　　　　　　Na₂CrO₄+　　　　CO₂+　　　　　　 
(3)滤渣Ⅱ的主要成分有Zn(OH)₂、　　　　。 
(4)“系列操作”中为:继续加入H₂SO₄,　　　　,冷却结晶,过滤。继续加入H₂SO₄目的是　         。 
已知:①除去滤渣II后,溶液中存在如下反应:
2CrO₄^2—+2H⁺Cr₂O₇^2—+H₂O
②Na₂Cr₂O₇、Na₂CrO₄在不同温度下的溶解度如下表

温度 溶解度 化学式	20 ℃	60 ℃	100 ℃
Na2SO4	19.5	45.3	42.5
Na2Cr2O7	183	269	415
Na2CrO4	84	115	126

(5)工业上还可以在水浸过滤后的溶液(Na₂CrO₄)加入适量H₂SO₄,用石墨作电极电解生产金属铬,写出生成铬的电极反应方程式　                        。 

(10分）碳酸铈[Ce₂(CO₃）₃]为白色粉末，难溶于水，主要用作生产铈的中间化合物。它可由氟碳酸铈精矿经如下流程。

（1）氟碳酸铈的化学式为为CeFCO₃，该化合物中，Ce的化合价为              。
（2）氧化焙烧生成的铈化合物为二氧化铈(CeO₂），其在酸浸时发生反应的离子方程式为            。
（3）试剂X是                 。
（4）若试剂X改为氢氧化钠溶液，则反应生成难溶物—一氢氧化铈(Ⅲ），其暴露于空气中时变成紫色，最终变成黄色的氢氧化高铈(Ⅳ）。氢氧化铈在空气中被氧化成氢氧化高铈的化学方程式为                。
（5）取(4）中得到的Ce(OH）₄产品（质量分数为97%）1.00 g，加硫酸溶解后，用0.1000mol·L^-1的FeSO₄溶液滴定至终点（铈被还原成Ce³⁺），则需要滴加标准溶液的体积为          mL。

化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等)来制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO₄·7H₂O)，流程如     下：
 
(1)将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是________(填选项序号)。
a．品红溶液  b．紫色石蕊溶液   c．酸性KMnO₄溶液  d．溴水
(2)过程①中，FeS和O₂、H₂SO₄反应的离子方程式为______________________
(3)过程③中，需加入的物质是____________；反应的化学方程式为_____________________
用溶液Y制绿矾时，可取少量Y溶液于试管中，向试管内加入少量的________________溶液，观察溶液是否变为________色，以验证其中是否含有Fe^3＋。
(4)在实验室里，完成过程④中的____________(填操作名称)，需要使用酒精灯、三脚架、坩埚钳等，还需要的玻璃仪器有___________________________。
(5)过程⑥中，将溶液Z加热到70～80℃，目的是____________________________________________________。
(6)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验：①用分析天平称取2.700 g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的氯化钡溶液；③过滤、洗涤、干燥、称量，得固体质量为3.495 g。若该聚铁的主要成分为[Fe(OH)SO₄]_n，则聚铁样品中铁元素的质量分数为________。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)

软锰矿（主要成分为MnO₂）可用于制备锰及其化合物。
（1）早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成Mn₃O₄，再利用铝热反应原理制得锰，该铝热反应的化学方程式为              。
（2）现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示：

下表为t℃时，有关物质的pK_sp（注：pK_sp =－lgK_sp）。

物质	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Ca(OH)2	Mn(OH)2	CuS	CaS	MnS	MnCO3
pKsp	37.4	19.32	5.26	12.7	35.2	5.86	12.6	10.7

软锰矿还原浸出的反应为：12MnO₂ + C₆H₁₂O₆ + 12H₂SO₄＝12MnSO₄ + CO₂↑+18H₂O
①该反应中，还原剂为__________。写出一种能提高还原浸出速率的措施：              。
②滤液1的pH              （填“＞”、“＜”或“＝”）MnSO₄浸出液的pH。
③加入MnF₂的主要目的是除去                （填Ca²⁺、Fe³⁺或Cu²⁺）
（3）由MnSO₄制取MnCO₃
往MnSO₄溶液中加入过量NH₄HCO₃溶液，，该反应的离子方程式为_____________________；若往MnSO₄溶液中加入(NH₄)₂CO₃溶液，还会产生Mn(OH)₂，可能的原因有：MnCO₃(s) + 2OH^－(aq)Mn(OH)₂(s) + CO₃^2-(aq)，t℃时，计算该反应的平衡常数K＝               （填数值）。

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与合理处理。某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下。

其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr^3＋，其次是Fe^3＋、Al^3＋、Ca^2＋和Mg^2＋。
（1）实验室用98%(密度是1.84g/cm³)的浓硫酸配制250 mL 4.8 mol·L^－1的H₂SO₄溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需___________，需要取用________ml98%(密度是1.84g/cm³)的浓硫酸.
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有____________________(答出两点)。
（3）H₂O₂的作用是将滤液Ⅰ中的Cr^3＋转化为Cr₂O₇^2－，写出此反应的离子方程式：_________________。
（4）常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下：

阳离子	Fe^3^＋	Mg^2^＋	Al^3^＋	Cr^3^＋
开始沉淀时的pH	2.7	－	－	－
沉淀完全时的pH	3.7	11.1	8	9(>9溶解)

 
加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr₂O₇^2－转化为CrO₄^2－。滤液Ⅱ中阳离子主要有________；但溶液的pH不能超过8，其理由是_________________________。
（5）钠离子交换树脂的反应原理为M^n＋＋nNaR―→MR_n＋nNa^＋，利用钠离子交换树脂除去的滤液Ⅱ中的金属阳离子是_______________________________。
（6）写出上述流程中用SO₂进行还原时发生反应的化学方程式：_______________________。

【化学—选修2：化学与技术】
金属钒素有“合金维生素”之称，普通钢中加入少量的钒（V）能极大地改善钢的弹性和强度。工业上回收废钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂）中的钒的主要流程如下：

回答下列问题：
（1）滤渣l的主要成分是________________；
（2）步骤②中发生反应的离子方程式为________________；
（3）步骤③的变化过程可简化为（HA表示有机萃取剂）
VOSO₄+（水层）+2HA₂（有机层）VOA₂（有机层）+H₂SO₄（水层），则步骤④中可选择硫酸作萃取剂的原因是________________；萃取和反萃取在实验室里用到的玻璃仪器有______和_____；
（4）该工艺流程中，可以循环利用的物质除了氨气以外，还有____________；
（5）调节溶液pH，可将（VO₂）SO₄转变成NH₄VO₃沉淀；25℃时，当PH为1.7～1.8时，钒沉淀率为98.8%；假设其它各步反应都完全进行，已知KC1O₃的还原产物是KCl，若每消耗1moiKC1O₃，理论上可回收金属钒___________g（计算结果保留一位小数）。

七水硫酸镁（MgSO₄•7H₂O）在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用，利用化工厂生产硼砂的废渣﹣硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO₃，还含有其他杂质（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃、MnO等）．
表1 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	Fe（OH）2	Mn（OH）2	Mg（OH）2
pH值	5．2	3．2	9．7	10．4	11．2

表2 两种盐的溶解度（单位为g/100g水）

温度/℃	10	30	40	50	60
CaSO4	0．19	0．21	0．21	0．20	0．19
MgSO4•7H2O	30．9	35．5	40．8	45．6	/

硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据，试回答下列问题：
（1）过滤I的滤液中加入硼镁泥，调节溶液的pH=5～6，再加入NaClO溶液加热煮沸，将溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，反应的离子反应方程式为      ．加热煮沸的主要目的是      ．
（2）沉淀B中除MnO₂、SiO₂外还含有      （填化学式）等物质．
（3）检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe³⁺的实验方法是                ；
（4）沉淀C的化学式是      ．过滤Ⅲ需趁热过滤的理由是      ．

常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。
（1）填充物用60℃温水溶解，目的是          。
（2）操作A的名称为            。
（3）铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是                       （用化学方程式表示）。铜帽溶解完全后，可采用_____________方法除去溶液中过量的H₂O₂。
（4）碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn+2MnO₂+2H₂O=2MnOOH+Zn(OH)₂，其负极的电极反应式为           。
（5）滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。主要反应为  2MnO(OH)+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O。
①当1 mol MnO₂参加反应时，共有     mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，试写出该反应的化学方程式：                   。
（6）锌锰干电池所含的汞可用KMnO₄溶液吸收。在不同pH下，KMnO₄溶液对Hg的吸收率及主要产物如下图所示：

根据上图可知：
①pH对Hg吸收率的影响规律是随pH升高，汞的吸收率__        _.
②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO₄在酸性条件下        强.

工业上用粉碎的煤矸石(主要含Al₂O₃、SiO₂及铁的氧化物)制备净水剂BAC[Al₂(OH)_nCl_6－n]的流程如下：
 
(1)粉碎煤矸石的目的是__________________________________________________；
滤渣Ⅰ的主要成分是________(填化学式)。
(2)步骤①在煮沸的过程中，溶液逐渐由无色变为绿色，此时溶液中的有色离子为_____
________(填化学式)；随后溶液又变为棕黄色，相关反应的离子方程式为_________；步骤①的煮沸装置上方需安装一长导管，长导管的作用是__________________________。
(3)步骤②中加入适量的Ca(OH)₂并控制pH，其目的：一是生成BAC；二是________
_______________________；已知BAC的分散质粒子大小在1～100 nm之间，由此区别滤液Ⅰ与BAC两种液体的物理方法是________________________；若Ca(OH)₂溶液过量，则步骤③得到的BAC产率偏低，写出该反应的离子方程式：_______________________
(4)若0.1 mol AlCl₃在某温度下溶于蒸馏水，当有5%水解生成Al(OH)₃溶液时，吸收热量a kJ。写出该过程的热化学方程式：____________________________________。

无机化合物A中含有金属Li元素，遇水强烈水解,主要用于有机合成和药物制造，是具有良好前景的储氢材料。在一定条件下，2.30g固体A与5.35gNH₄Cl固体恰好完全反应，生成固体B和4.48L气体C (标准状况)。已知气体C极易溶于水得到碱性溶液, 电解无水B可生成金属单质D和氯气。
回答下列问题：
（1）A的化学式是     ， C的电子式是     。
（2）写出化合物A与盐酸反应的化学方程式：     。
（3）某同学通过查阅资料得知物质A的性质：
Ⅰ．工业上可用金属D与液态的C在硝酸铁催化下反应来制备A物质，纯净的A物质为白色固体，但制得的粗品往往是灰色的。
Ⅱ．物质A熔点390℃，沸点430℃，密度大于苯或甲苯,不溶于煤油，遇水反应剧烈，也要避免接触酸和酒精。在空气中化合物A缓慢分解，对其加强热则猛烈分解，但不会爆炸.在750～800℃分解为化合物E和气体C。
①物质A在750～800℃分解的方程式为：     。
②久置的物质A可能大部分变质而不能使用，需将其销毁。遇到这种情况，可用苯或甲苯将其覆盖，然后缓慢加入用苯或甲苯稀释过的无水乙醇，试解释其化学原理     。
（4）工业制备单质D的流程图如下：

①步骤①中操作名称：     。
②试用平衡原理解释步骤②中减压的目的：     。

利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料．LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得．

（1）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液．B极区电解液为      溶液（填化学式），阳极电极反应式为      ，电解过程中Li⁺向      电极迁移（填“A”或“B”）．
（2）利用钴渣[含Co（OH）₃、Fe（OH）₃等]制备钴氧化物的工艺流程如下：

Co（OH）₃溶解还原反应的离子方程式为      ，铁渣中铁元素的化合价为    ，在空气中煅烧CoC₂O₄生成钴氧化物和CO₂，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO₂的体积为1.344L（标准状况），则钴氧化物的化学式为     。

硅孔雀石是一种含铜的矿石，含铜形态为，同时含有等杂质。以硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下图：

请回答下列问题：
（1）完成步骤①中稀硫酸与发生反应的化学方程式
；
用离子方程式表示双氧水的作用_____________________________。
（2）步骤②调节溶液pH选用的最佳试剂是__________________

A．

B．CuO

C．A12O3

D．

（3）有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

由上表可知：当溶液pH=4时，可以完全除去的离子是______，不能完全除去的离子是________。
（4）滤液B通过蒸发浓缩（设体积浓缩为原来的一半）、冷却结晶可以得到晶体。某同学认为上述操作会拌有硫酸铝晶体的析出。请你结合相关数据对该同学的观点予以评价（已知常温下，饱和溶液中mol______________。
（5）若要测定硫酸铜晶体中结晶水的含量，需要的仪器是酒精灯、托盘天平、三角架、泥三角、玻璃棒、干燥器、坩埚钳、研钵、药匙、_________________。实验过程中硫酸铜晶体加热失水后在空中冷却后称量，则测定结果______________(填“偏高”、  “偏低”或“不变”)。