单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硫、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 | |||||
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)写出装置中发生反应的离子方程式 。
(2)装置中管的作用是 ;装置中的试剂是;装置中的瓶需要冷却理由是 。
(3)装置中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,是铁元素还原成,再用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:
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5.000残留物,预处理后在容量瓶中配制成100溶液,移取25.00,试样溶液,用1.000×10-2-1标准溶液滴定。达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00,则残留物中铁元素的质量分数是 。
配制0.5mol/L的NaOH溶液时,如果只存在下列问题,溶液的浓度如何变化?(填“偏高”、“偏低”、或“不变”)。
(1)称量NaOH固体时,天平的砝码粘有油污,其结果 ___________ 。
(2)向容量瓶中加蒸馏水超过了刻度线后,又用滴管把多出的部分吸走,其结果。
(3)观察刻度线时仰视,其结果 ___________。
(4)所用容量瓶中已有少量蒸馏水,其结果 _____________。
实验室可以用纯净的氯气和铁粉反应制取少量氯化铁固体,其反应装置示意图如下:
回答下列问题:
(1)A装置可制取氯气,反应前分液漏斗中药品为,圆底烧瓶中药品为。
(2)写出A装置中制取氯气所发生的化学方程式是。
(3)装置B中盛放的试剂是________________________。
(4)装置E的作用是______________________________。
某次实验需用0.4 mol·L-1 NaOH溶液480 mL。配制方法如下:
(1)配制该溶液应选用_______________mL容量瓶;
(2)用托盘天平准确称量__________g 固体NaOH;
(3)将称量好的NaOH固体放在500 mL大烧杯中,倒入约300 mL蒸馏水,用玻璃棒搅拌,使固体全部溶解,待__________________后,将烧杯中的溶液注入容量瓶中;
(4)用少量蒸馏水洗涤烧杯次,洗涤后的溶液___________________,轻轻晃动容量瓶,使溶液混合均匀;
(5)向容量瓶中加入蒸馏水,到液面________________________时,改用___________加蒸馏水至液面最低点与刻度线相切。盖好瓶塞,_______________________________;
(6)若在配制过程中出现下列情况,将使所配制的NaOH溶液的浓度偏高的是___________,偏低的是___________,对实验结果没有影响的是___________(填各选项的序号)。
A.所用的NaOH中混有少量Na2O |
B.用托盘天平称量一定质量固体NaOH时,所用的小烧杯内壁不太干燥 |
C.配制溶液所用的容量瓶洗净后没有烘干 |
D.固体NaOH在烧杯中溶解后,立即将溶液转移到容量瓶内并接着进行后续操作 |
E.转移溶液后,未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容
F.最后确定NaOH溶液体积(定容)时,俯视观察液面与容量瓶刻度线
G.定容摇匀后静止,发现液面低于刻度线,再加蒸馏水至刻度线。
如图为实验室制取蒸馏水的装置示意图,根据图示回答下列问题。
(1)图中的两处明显的错误是__________________ ;_______________________。
(2)A仪器的名称是____________,B仪器的名称是_______________。
(3)实验时A中除加入少量自来水外,还需加入少量_______,其作用是__________
氮化铝(AlN)是一种新型的无机非金属材料,工业上由氧化铝与焦炭在氮气流中高温制得。请回答下列有关问题。
(1)氮化铝(AlN)制备:Al2O3+N2+3C
2AlN+3CO,反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为。
(2)AlN产品中常含有Al4C3、碳和Al2O3等杂质,已知Al4C3与水反应生成CH4,CH4与CuO发生反应:
CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu。为测定产品中有关成分的含量,所需仪器如下:
【测定样品中Al4C3的含量】
若各装置连接的顺序为:A→C→F→C→D→E,请补充操作步骤:
①称量D的质量,按顺序组装仪器,检查装置的气密性,将试样放入锥形瓶中;
②;③;④;⑤;⑥再次称量D的质量;
⑦重复步骤⑤和⑥的操作,直到D的质量基本不变。
【测定AlN的含量】
已知AlN能够水解,请选择合适的药品和装置,按气流方向连接各装置,其顺序为:
→→→E。若试样为mg ,测得C增重n g,则AlN的质量分数是。