【題目】單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì)),粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度450~500 ℃),四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖。
相關(guān)信息如下:
a.四氯化硅遇水極易水解;
b.硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物;
c.有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表:
物質(zhì) | SiCl4 | BCl3 | AlCl3 | FeCl3 | PCl5 |
沸點(diǎn)/℃ | 57.7 | 12.8 | - | 315 | - |
熔點(diǎn)/℃ | -70.0 | -107.2 | - | - | - |
升華溫度/℃ | - | - | 180 | 300 | 162 |
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:____________________________。
(2)裝置A中g(shù)管的作用是______________;裝置C中的試劑是____________;裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是________________________________________。
(3)裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過(guò)精餾(類似多次蒸餾)得到高純度四氯化硅,精餾后的殘留物中,除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是____________(填寫元素符號(hào))。
(4)為了分析殘留物中鐵元素的含量,先將殘留物預(yù)處理,使鐵元素還原成Fe2+,再用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件下進(jìn)行氧化還原滴定,反應(yīng)的離子方程式為5Fe2++MnO+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。
①滴定前是否要滴加指示劑?________(填“是”或“否”),請(qǐng)說(shuō)明理由:
____________________________________________________________。
②某同學(xué)稱取5.000 g殘留物,經(jīng)預(yù)處理后在容量瓶中配制成100 mL溶液,移取25.00 mL試樣溶液,用1.000×10-2 mol· L-1 KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí),消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL,則殘留物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。
【答案】MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O 平衡氣壓 濃H2SO4 SiCl4沸點(diǎn)較低,用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4 Al、Cl、P 否 MnO有顏色,故不需其他指示劑 4.48%
【解析】
(1)A裝置是制備Cl2的,注意要求寫的是MnO2與濃鹽酸的“離子方程式”;
(2)裝置A中“g”管的作用是“使分液漏斗與圓底燒瓶壓強(qiáng)保持一致,便于液體順利滴下”,簡(jiǎn)單說(shuō)就是“平衡壓強(qiáng)”。B是除雜裝置,除去Cl2中的HCl氣體,C就是干燥裝置。干燥Cl2一般用濃硫酸。由于反應(yīng)溫度是450~500 ℃,此時(shí)SiCl4是氣體,而題目表格中SiCl4通常應(yīng)是液態(tài)的,故裝置E中h瓶需要冷卻的理由應(yīng)是便于分離得到SiCl4;
(3)根據(jù)已知條件AlCl3、FeCl3、PCl5都會(huì)在精餾后的殘留物中存在,注意要先答上Cl,容易遺漏;
(4)由于紫色的KMnO4溶液反應(yīng)后顏色會(huì)褪去,所以不用滴加指示劑;先根據(jù)關(guān)系式5Fe2+~MnO4-計(jì)算出100mL溶液中含有的鐵,最后求出質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
(1)裝置A是氯氣發(fā)生裝置,A中的離子方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;故答案為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;
(2)濃鹽酸有揮發(fā)性,故分液漏斗要加蓋,加蓋后如沒有g管,則鹽酸就不易流下去,g管的作用是平衡壓強(qiáng),使液體順利流出并防止漏氣;制得的氯氣中含有氯化氫和水,裝置B用飽和食鹽水除去氯化氫,裝置C用濃硫酸吸水;產(chǎn)物SiCl4沸點(diǎn)低,用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4;
故答案為平衡壓強(qiáng),使液體順利流出并防止漏氣;濃硫酸;產(chǎn)物SiCl4沸點(diǎn)低,用冷卻液可得到液態(tài)SiCl4;
(3)D中氯氣與粗硅反應(yīng)生成SiCl4,h瓶收集粗產(chǎn)物,精餾粗產(chǎn)品可得高純度四氯化硅,由表中數(shù)據(jù)可以看出,蒸出SiCl4氣體時(shí),BCl3早已成氣體被蒸出,而AlCl3、FeCl3、PCl5升華溫度均低于SiCl4,所以當(dāng)SiCl4蒸出后,而AlCl3、FeCl3、PCl5還為固體留在瓶里,故答案為Al、P、Cl;
(4)①MnO4-轉(zhuǎn)變成Mn2+溶液顏色有紫色變成無(wú)色,KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件下進(jìn)行氧化還原滴定時(shí),不需要指示劑,
故答案為否;KMnO4溶液的紫紅色可指示反應(yīng)終點(diǎn);
②利用關(guān)系式法計(jì)算:
5Fe2+~~~MnO4-
4×10-5mol 1.000×10-2molL-1×0.02L×4
鐵元素的質(zhì)量為:4×10-3mol×56g/mol=0.224g,鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)×100%=4.480%,
故答案為4.480%。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列有關(guān)熱化學(xué)方程式的敘述正確的是( )
A. 已知甲烷的燃燒熱為890.3kJmol-1,則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJmol-1
B. 已知C(石墨,s)═C(金剛石,s)△H>0,則金剛石比石墨穩(wěn)定
C. 已知中和熱為△H=-57.4kJmol-1,則1mol稀硫酸和足量稀NaOH溶液反應(yīng)的反應(yīng)熱就是中和熱
D. 已知S(g)+O2(g)═SO2(g)△H1;S(s)+O2(g)═SO2(g)△H2,則△H1<△H2
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列有關(guān)物質(zhì)檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論正確的是
選項(xiàng) | 實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象 | 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 |
A | 向某溶液中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液,有白色沉淀生成 | 該溶液中一定含有 |
B | 向某溶液中加入2滴KSCN溶液,溶液不顯紅色。再向溶液中加入幾滴新制的氯水,溶液變?yōu)榧t色 | 該溶液中一定含有Fe2+ |
C | 將某氣體通入品紅溶液中,品紅溶液褪色 | 該氣體一定是SO2 |
D | 將少量某物質(zhì)的溶液滴加到新制的銀氨溶液中,水浴加熱后有銀鏡生成 | 該物質(zhì)一定屬于醛類 |
A.AB.BC.CD.D
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.用惰性電極電解 Na2SO4溶液,當(dāng) 2 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí),可加入 18 g 水恢復(fù)
B.用惰性電極電解 CuSO4溶液,當(dāng)加入1 mol Cu(OH)2恢復(fù)電解前濃度時(shí),電路中轉(zhuǎn)移了4mol e-
C.將Mg、Al金屬放在NaOH溶液中組成原電池,Mg做負(fù)極,Al做正極
D.要想實(shí)現(xiàn) Cu+H2SO4(稀) ═ CuSO4+H2↑的反應(yīng),需在電解池中進(jìn)行,且 Cu 為陽(yáng)極
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】(化學(xué)-物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì))
C和Si元素在化學(xué)中占有極其重要的地位。
(1)寫出Si的基態(tài)原子核外電子排布式 。
從電負(fù)性角度分析,C、Si和O元素的非金屬活潑性由強(qiáng)至弱的順序?yàn)?/span> 。
(2)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅的相似,其中C原子的雜化方式為 ,微粒間存在的作用力是 。
(3)氧化物MO的電子總數(shù)與SiC的相等,則M為 (填元素符號(hào))。MO是優(yōu)良的耐高溫材料,其晶體結(jié)構(gòu)與NaCl晶體相似。MO的熔點(diǎn)比CaO的高,其原因是 。
(4)C、Si為同一主族的元素,CO2和SiO2化學(xué)式相似,但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大不同。CO2中C與O原子間形成鍵和鍵,SiO2中Si與O原子間不形成上述健。從原子半徑大小的角度分析,為何C、O原子間能形成,而Si、O原子間不能形成上述鍵 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】環(huán)己酮是一種重要的化工原料,實(shí)驗(yàn)室常用下列方法制備環(huán)己酮:
環(huán)己醇、環(huán)己酮和水的部分物理性質(zhì)見下表:
物質(zhì) | 沸點(diǎn)(℃) | 密度(g·cm-3,20℃) | 溶解性 |
環(huán)己醇 | 161.1(97.8)★ | 0.9624 | 能溶于水 |
環(huán)己酮 | 155.6(95)★ | 0.9478 | 微溶于水 |
水 | 100.0 | 0.9982 |
★括號(hào)中的數(shù)據(jù)表示該有機(jī)物與水形成的具有固定組成的混合物的沸點(diǎn)
(1)酸性Na2Cr2O7溶液氧化環(huán)己醇反應(yīng)的△H<0,反應(yīng)劇烈將導(dǎo)致體系溫度迅速上升,副反應(yīng)增多。實(shí)驗(yàn)中將酸性Na2Cr2O7溶液加到盛有環(huán)己醇的燒杯中,在55~60℃進(jìn)行反應(yīng)。
反應(yīng)完成后,加入適量水,蒸餾,收集95~100℃的餾分,得到主要含環(huán)己酮和水的混合物。
①酸性Na2Cr2O7溶液的加料方式為_______________。
②蒸餾不能分離環(huán)己酮和水的原因是_______________。
(2)環(huán)己酮的提純需要經(jīng)過(guò)以下一系列的操作:
a. 蒸餾,收集151~156℃的餾分; b. 過(guò)濾;
c. 在收集到的餾分中加NaCl 固體至飽和,靜置,分液;
d. 加入無(wú)水MgSO4固體,除去有機(jī)物中的少量水。
①上述操作的正確順序是________(填字母)。
②上述操作b、c中使用的玻璃儀器除燒杯、錐形瓶、玻璃棒外,還需__________。
③在上述操作c中,加入NaCl 固體的作用是____________。
(3)利用核磁共振氫譜可以鑒定制備的產(chǎn)物是否為環(huán)己酮,環(huán)己酮分子中有___種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】工業(yè)合成氨的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),下列關(guān)于N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反應(yīng)的圖象中,錯(cuò)誤的是( )
A.B.
C.D.
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列敘述正確的是( )
A.24 g NaH中陰離子所含電子總數(shù)為NA
B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L苯中含有C—H鍵數(shù)目為6NA
C.在碳酸鈉溶液中,若c(CO32-)=1mol/L,則c(Na+)=2mol/L
D.通過(guò)MnO2催化使H2O2分解,產(chǎn)生32 g O2時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】(題文)一定溫度下,在容積固定的密閉容器中進(jìn)行的可逆反應(yīng):2NO22NO+O2,達(dá)到平衡的標(biāo)志是
①相同時(shí)間內(nèi),氧氣的生成速率為n mol·L-1·s-1,NO2的生成速率為2n mol·L-1·s-1
②單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí)生成2n mol的NO
③混合氣體的顏色不再變化 ④混合氣體的密度保持不變
⑤混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變 ⑥壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而變化
A. ①③⑤⑥ B. ②③⑤
C. ①③④ D. ①②③④⑤⑥
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