(16分)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450~500 ℃)
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(16分) 单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450~500 ℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
相关信息如下: a.四氯化硅遇水极易水解; b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物; c.有关物质的物理常数见下表:
物质
| SiCl4
| BCl3
| AlCl3
| FeCl3
| PCl5
| 沸点/℃
| 57.7
| 12.8
| —
| 315
| —
| 熔点/℃
| -70.0
| -107.2
| —
| —
| —
| 升华温度/℃
| —
| —
| 180
| 300
| 162
| 请回答下列问题: (1)写出装置A中发生反应的离子方程式______________。 (2)装置A中g管的作用是______________;装置C中的试剂是____________;装置E中的h 瓶需要冷却的理由是______________。 (3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是______________(填写元素符号)。 (4)为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素还原成Fe2+,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式是: 5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O ①滴定前是否要滴加指示剂?_________(填 “是”或“否”),请说明理由__________。 ②某同学称取5.000g残留物后,所处理后在容量中瓶中配制成100 mL溶液,移取25.00 mL试样溶液,用1.000×10-2mol·L-1KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00 mL,则残留物中铁元素的质量分数是________________。 |
答案
(16分) (1)MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O 2分 (2)平衡压强,使浓盐酸能顺利流下 2分 浓硫酸 2分 使SiCl4冷凝2分 (3)Al、P、Cl 2分 (4)①否 1分;KMnO4溶液自身可作指示剂 2分②4.480% 3分 |
解析
略 |
举一反三
(16分)食盐是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。 (1)粗食盐常含少量K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42—等杂质离子,实验室提纯NaCl的流程如下:
提供的试剂:饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液 、 75%乙醇、四氯化碳;欲除去溶液I中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42—离子,选出a所代表的试剂,按滴加顺序依次是 (只填化学式)。 (2)用提纯的NaCl配制500 mL 4.00 mol·L-1 NaCl溶液,所用仪器除药匙、玻璃棒、托盘天平、烧杯还需要 (填仪器名称);若定容时仰视刻度线,则所配溶液的浓度 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。 (3)在电解饱和食盐水的实验中,若收集的H2为3.36 L(在标准状况下),则转移电子的个数为 ,同样条件下收集的Cl2 (填“>”、“=”或“<”)3.36 L。 (4)实验室制备Cl2通常采用二氧化锰与浓盐酸共热来制取,发生反应的离子方程式为: ; 据此,从下列所给仪器装置中选择制备并收集干燥、纯净Cl2的装置 (填代号) 可选用制备气体的装置:
所选装置中的两个洗气瓶里应依次盛装 、 (填试剂的名称),请结合化学平衡移动原理解释第一个洗气瓶中试剂选择的理由 ;尾气用 溶液(填化学式)吸收,写出发生反应的离子方程式 。 |
(12分)回答酸碱滴定实验中的下列问题: (1)下列有关滴定操作的顺序正确的是_______ ①检查滴定管是否漏水②用蒸馏水洗涤玻璃仪器③用标准溶液润洗盛标准溶液的滴定管,用待测液润洗盛待测液的滴定管④滴定操作⑤装标准溶液和待测液并调整液面(记录初始读数)⑥取一定体积的待测液于锥形瓶中,并滴加指示剂 A.①③②④⑤⑥ B.①②③⑤⑥④ C.②③①④⑤⑥ D.④⑤①②③⑥ (2)下图Ⅰ表示10 mL量筒中液面的位置,A与B、B与C刻度间相差1 mL,如果刻度A为4,量筒中液体的体积是__________mL。 (3)下图Ⅱ表示25.00 mL滴定管中液面的位置,如果液面处的读数是a,则滴定管中液体的体积(填代号)__________。 A.a mL B.(25—a) mL C.大于a mL D.大于(25—a)mL
(4)上图Ⅲ为用一标准浓度NaOH溶液滴定20.00 mL未知浓度的盐酸时的滴定曲线。则两种溶液的物质的量浓度分别是:c(HCl)=________,c(NaOH)=_______________。 (5)滴定过程中,下列操作中会使测定结果偏低的有____________ A.酸式滴定管未润洗 B.锥形瓶内有少量水 C.滴定前,滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失 D.滴定前仰视滴定管读数,滴定后平视刻度读数 |
(12分)某校化学小组学生利用下图所示装置进行“乙二酸晶体受热分解”的实验,并验证分解产物中有CO2和CO。(图中夹持装置及尾气处理装置均已略去)
(1)装置C中盛放NaOH溶液的作用是 。 (2)①证明分解产物中有CO2的现象是 。 ②证明分解产物中有CO的现象是 。 (3)实验结束后,装置F中黑色氧化铜变为红色固体。简述检验红色固体中是否含有Cu2O的实验方法(已知Cu2O溶于稀硫酸生成铜单质和硫酸铜): 。 (4)①草酸和草酸钠(Na2C2O4)可以在酸性条件下被KMnO4、MnO2氧化。KMnO4和草酸钠在稀硫酸中反应的离子方程式是 。 ②实验室常用草酸钠标定KMnO4溶液。操作如下:准确称取0.2000g草酸钠,放入锥形瓶中,加100mL稀硫酸溶解,用配置好的KMnO4溶液滴定。当加入1滴KMnO4溶液后,锥形瓶中溶液立即由无色变为紫红色,且30s不褪色,即达到滴定终点。重复上述滴定操作三次,实验数据如下表所示。
| 滴定前
| 第一次终点
| 第二次终点
| 第三次终点
| 滴定管液面刻度
| 0.00mL
| 16.02mL
| 16.00mL
| 16.01mL
| KMnO4溶液的物质的量浓度的计算式是 。 |
(10分)无水氯化镁是制备某种催化剂的中间体。某研究性学习小组设计实验方案进行制取无水氯化镁等实验。请填写下列空白。 [实验一]利用下图实验装置(夹持和加热装置省略),在HCl气流中小心加热MgCl2·6H2O晶体制取无水氯化镁(无水氯化镁易吸水)。烧瓶中发生的反应为: NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl↑
(1)试剂X是 。 (2)该实验装置存在一个缺陷是 。 [实验二]通过下列步骤,测定实验一所得产物中氯元素含量以确定产物是否含有结晶水: ①称取m1g样品置于烧杯中,充分溶解; ②加入足量硝酸银溶液,充分反应后,过滤; ③洗涤沉淀,干燥至恒重,称得沉淀质量为m2g。 (3)若步骤③的操作中未洗涤沉淀,将导致测得的氯元素含量 (填“偏高”或“偏低”)。 (4)若测得m1=10.40,m2=28.70,则所得产品MgCl2·nH2O中n的值为 。 [实验三]一定条件下,氯化镁与四氯化钛的混合物可作烯烃聚合反应的催化剂。为了探究温度、氯化镁固体的含水量以及粉碎方式对该催化剂催化效果的影响,设计如下对比实验:
注:催化效果用单位时间内每克催化剂得到产品的质量来表示 (5)表中ω= 。 (6)从实验1,2可以得出的结论是 。 (7)设计实验2、3的目的是 。 |
《Inorganic Syntheses》(无机合成)一书中,有一如右图所示的装置,用以制备某种干燥的纯净气体。
该装置中所装的药品正确的是A.A中装浓硫酸,B中装浓盐酸 | B.A中装浓盐酸,B中装浓硫酸 | C.A中装氢氧化钠浓溶液,B中装浓氨水 | D.A中装浓氨水,B中装氢氧化钠浓溶液 |
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