氮化硅(Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷,在工业生产和科技领域有重要用途.
I.工业上有多种方法来制备氮化硅,常见的方法有:
方法一 直接氮化法:在1300℃-1400℃时,高纯粉状硅与纯氮气化合,其反应方程式为 .
方法二 化学气相沉积法:在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和HCl,与方法一相比,用此法制得的氮化硅纯度较高,其原因是 .
方法三 Si(NH2)4热分解法:先用四氯化硅与氨气反应生成Si(NH2)4和一种气体(填分子式) ;然后使Si(NH2)4受热分解,分解后的另一种产物的分子式为 .
II.工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下:
已知:X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应,Y与X在光照或点燃条件下可反应,Z的焰色呈黄色.
(1)写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式: .
(2)上述生产流程中电解A的水溶液的化学方程式: .
【物质结构与性质】A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种元素。B元素原子最外层电子数比内层多3个,C、D元素同主族且原子序数D为C的二倍,E元素位于第四周期Ⅷ族,其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同,回答下列问题。
(1)E元素基态原子的外围电子排布图为_______。
(2)元素B、C、D的第一电离能由小到大排列顺序为_______(用元素符号表示)。
(3)DC3冷凝可形成一种D、C相间的六元环结构的三聚体,其中D原子的杂化方式为_______。
(4)C元素可与A元素形成两种常见的化合物,其原子个数比分别为1:1和1:2,两种化合物可任意比互溶,其主要原因是________。
(5)A、B、C、D、E五种元素组成某配位化合物X,其原子个数比为18:6:4:1:1,该配位化合物X的化学式为_________。
(6)Sb的一种氧化物高于843K时会转化为长链的大分子,其结构片段如图,则该分子中Sb和O的原子个数比为_______。
【化学与技术】海洋是一个巨大的化学资源宝库,下图是海水加工的示意图:
(1)海水淡化工厂通常采用的制备淡水的方法有 (写出两种)。
(2)下图是从浓缩海水中提取溴的流程图。写出下图中试剂A的化学式 ,溶液中发生反应的化学方程式为 。
(3)制备金属镁是通过电解熔融的,而不用MgO,其原因是 。
(4)食盐也是一种重要的化工原料,氯碱工业就是通过电解饱和食盐水来制备NaOH、H2和Cl2。海水中得到的粗盐往往含有一些杂质,必须加入一些化学试剂,使杂质沉淀,处理后的盐水还需进入阳离子交换塔,其原因是 。电解食盐水在离子交换膜电解槽中进行,阳离子交换膜的作用是 。
【改编】【物质结构与性质】有A、B、C、D、E五种元素(A、B、C、D、E分别代表元素符号),其中A元素原子核内只有一个质子;B元素的基态原子s亚层的总电子数比p亚层的总电子数多1;C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍;D位于B的下一周期,在同周期元素形成的简单离子中,D形成的简单离子半径最小;E的基态原子中电子排布在三个能级上,且这三个能级所含电子数均相同。
(1)A、E形成的化合物E2A4每个分子中键和
键数目之比为________,B、C、E三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_________,电负性由大到小的顺序为_________ (用实际元素符号表示)。
(2)BA3易液化的主要原因是__________________。离子中B原子轨道的杂化类型为__________,离子空间构型为 。
(3)写出D元素基态原子的核外电子排布式______________。
(4)E的一种单质晶胞结构如图,晶胞的边长为。该晶体的密度为________
g(NA表示阿伏加德罗常数,E的相对原子质量为b)。
【化学与技术】工业上以黄铁矿为原料,采用接触法生产硫酸。请回答下列问题:
(1)煅烧黄铁矿的设备名称是__________,进料前必须将黄铁矿粉碎,目的是________。所得炉渣的用途有__________________________(填一种用途)。
(2)进入接触室前的气体必须经过净化处理,目的是防止________________________________。
(3)生产过程中,吸收三氧化硫常用的物质是_____________________________。
(4)温度变化与二氧化硫转化率的变化关系可用下图中的曲线______(填“a”或“b”)表示。
(5)工业上常用熟石灰和硫酸处理、回收尾气中的有害气体。反应的化学方程式为:
________________________________、_________________________________。
【改编】对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。
(1)N2、O2和H2相互之间可以发生化合反应,已知反应的热化学方程式如下:
N2(g)+O2(g)=2NO(g)H=+180.5kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H =-483.6 kJ·mol-1;
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)H =-92.4 kJ·mol-1。
H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44.0 kJ/mol
则氨的催化氧化反应生成液体水的热化学方程式为 。
(2)汽车尾气净化的一个反应原理为:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
H<0。
一定温度下,将2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中,反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。
①增大压强,NO的平衡转化率 (填“增大”、“减小”、“不变”),0~20min平均反应速率v(NO)为 。25min时,若保持反应温度不变,再向容器中充入NO、CO2各1.2 mol,则化学平衡将 移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②若只改变某一反应条件X,反应由原平衡I达到新平衡II,变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是 (填字母代号)。
(3)某化学小组拟设计以N2和H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl为电解质溶液制成燃料电池,则该电池的正极反应式为 。假设电解质溶液的体积不变,下列说法正确的是 (填字母代号)。
a.放电过程中,需要向燃料电池中补充H+
b.溶液中的NH4Cl浓度增大,所以Cl-离子浓度也增大
c.每转移6.021023个电子,则有标准状况下11.2L电极反应物被氧化
d.为保持放电效果,电池使用一段时间需更换电解质溶液