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________________。
乙二酸俗名草酸,某化学学习小组的同学欲探究测定草酸晶体(H2C2O4·xH2O)中x值。通过查阅资料该小组同学通过网络查询得,草酸易溶于水,水溶液可以用酸性KMnO4溶液进行滴定:
2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
该组同学设计了滴定的方法测定x值。
①称取1.260 g纯草酸晶体,将其酸制成100.00 mL水溶液为待测液。
②取25.00 mL待测液放入锥形瓶中,再加入适量的稀H2SO4
③用浓度为0.1000 mol/L的KMnO4标准溶液进行滴定,达到终点时消耗10.00 mL;
请回答:
⑴滴定时,将KMnO4标准液装在下图中的(填“甲”或“乙”)滴定管中。
⑵本实验滴定达到终点的标志是
⑶通过上述数据,计算出x=。
讨论:①若滴定终点时俯视滴定管刻度,则由此测得的x值会(填“偏大”、“偏小”或“不变”,下同)。
②若滴定时所用的KMnO4溶液因久置而导致浓度变小,则由此测得的x值会
为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果甲乙两组同学分别设计了如图一、图二所示的实验。
(1)图一可通过观察_____________________________ 现象来定性比较得出结论。有同学提出将CuSO4改为CuCl2更为合理,其理由是__________________________,
你认为还可以作其他何种改进? _____________________________________________。
(2)图二可用于定量比较反应的快慢,检查图二装置气密性的方法是。
利用图二做实验时需测量的数据是。
(12分)在浓CaCl2溶液中通入NH3和CO2,可以制得纳米级碳酸钙(粒子直径在1~100nm之间)。下图所示A~E为实验室常见的仪器装置(部分固定夹持装置略去),请根据要求回答问题。
(1)写出实验室制取NH3的化学方程式。
(2)实验室制取、收集干燥的NH3,需选用上述仪器装置的接口连接顺序是(选填字母):a接,接,接h;
(3)用如图所示装置也可以制取NH3,则圆底烧瓶中的固体可以选用(选填字母编号);
A.碱石灰 | B.生石灰 | C.无水氯化钙 | D.无水硫酸铜 E.烧碱 |
(4)向浓CaCl2溶液中通人NH3和C02气体制纳米级碳酸钙时,应先通人的气体是,试写出制纳米级碳酸钙的化学方程式;
(5)试设计简单的实验方案,判断所得碳酸钙样品颗粒是否为纳米级
实验室常利用甲醛法测定(NH4)2SO4样品中氮的质量分数,其反应原理为:4NH4++6HCHO===3H++6H2O+(CH2)6N4H+[滴定时,1 mol(CH2)6N4H+与1 mol H+相当],然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸.某兴趣小组用甲醛法进行了如下实验:
步骤Ⅰ:称取样品1.500 g.
步骤Ⅱ:将样品溶解后,完全转移到250 mL容量瓶中,定容,充分摇匀.
步骤Ⅲ:移取25.00 mL样品溶液于250 mL锥形瓶中,加入10 mL 20%的中性甲醛溶液,摇匀、静置5 min后,加入1~2滴酚酞试液,用NaOH标准溶液滴定至终点.按上述操作方法再重复2次.
(1)根据步骤Ⅲ填空:
①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后,直接加入NaOH标准溶液进行滴定,则测得样品中氮的质量分数________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”).
②锥形瓶用蒸馏水洗涤后,水未倒尽,则滴定时用去NaOH标准溶液的体积________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”).
③滴定时边滴边摇动锥形瓶,眼睛应观察______.
A.滴定管内液面的变化
B.锥形瓶内溶液颜色的变化
④滴定达到终点时,酚酞指示剂由______色变成_____________________色.
(2)滴定结果如下表所示:
滴定次数 |
待测溶液的体积/mL |
标准溶液的体积 |
|
滴定前刻度/mL |
滴定后刻度/mL |
||
1 |
25.00 |
1.02 |
21.03 |
2 |
25.00 |
2.00 |
21.99 |
3 |
25.00 |
0.20 |
20.20 |
若NaOH标准溶液的浓度为0.101 0 mol/L,则该样品中氮的质量分数为________.
有一种褐铁矿主要成分是Fe2O3,所含杂质不溶于水和酸。某研究性学习小组的同学们利用一小块样品,进行了以下实验。
(1)检验矿物样品中是否有Fe3+
实验用品:锤子、研钵、烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台、滤纸、试管、胶头滴管
实验步骤:
①取样:将样品用锤子敲碎,再在研钵中研细备用。
②溶解:将样品粉末倒入烧杯,加入,用玻璃棒充分搅拌。
③(填操作名称)。
④检验:取少许溶液,。
实验现象:。
实验结论:矿物样品中含有Fe3+。
(2)制备氢氧化亚铁
①为了得到亚铁盐的溶液,同学们在剩余的溶液中加入过量的某种固体试剂,该试剂是(填化学式),反应的离子方程式是。
②对于①中过量的的固体试剂是否需要除去,同学们产生了两种观点。
甲组:认为需要过滤。乙组:认为不需要过滤。
你支持的是组(填“甲”或“乙”),理由是。
③同学们在新制得的亚铁盐溶液中加入适量新制的氢氧化钠溶液,制出的氢氧化亚铁呈色。为使试管中的氢氧化亚铁保存的时间更长,你可以采取什么样的措施?。