单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭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:
①四氯化硅遇水极易水解;
②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;
③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,经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液,移取25.00 mL试样溶液,用1.000×10-2 mol/LKMnO4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 。
既是制备其他含钛化合物的原料,又是一种性能优异的白色颜料。
(1)实验室利用反应
,在无水无氧条件下制备
,实验装置示意图如下:
有关物质性质如下表
物质 |
熔点/℃ |
沸点/℃ |
其他 |
-23 |
76 |
与
互溶 |
|
-25 |
136 |
遇潮湿空气产生白雾 |
仪器
的名称是,装置
中的试剂是。反应开始前依次进行如下操作:组装仪器、、加装药品、通
一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括:①停止通
②熄灭酒精灯③冷却至室温。正确的顺序为(填序号)。欲分离
中的液态混合物,所采用操作的名称是。
(2)工业上由钛铁矿(
)(含
、
等杂质)制备
的有关反应包括:
酸溶
水解
简要工艺流程如下:
①试剂
为。钛液Ⅰ需冷却至70℃左右,若温度过高会导致产品
收率降低,原因是。
②取少量酸洗后的
,加入盐酸并振荡,滴加
溶液后无明显现象,再加
后出现微红色,说明
中存在的杂质离子是。这种
即使用水充分洗涤,煅烧后获得的
也会发黄,发黄的杂质是(填化学式)。
化学实验有助于理解化学知识,形成化学观念,提高探究与创新能力,提升科学素养。
(1)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。
①下列收集Cl2的正确装置是。
②将Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是。
③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性,操作与现象是:取少量新制氯水和CCl4于试管中,。
(2)能量之间可以相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。
限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。
①完成原电池甲的装置示意图(见图15),并作相应标注。
要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。
②铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极。
③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是,其原因是。
(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(2)的材料中应选作阳极。
固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以
为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想:
甲:
、
、
乙:
、
、
丙:
、
丁:
、
、
(1)实验前,小组成员经讨论认定猜想丁不成立,理由是。
查阅资料得知:2
+2
=
+
+
针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):
(2)实验过程
①取器连接后,放人固体试剂之前,关闭
,微热硬质玻璃管(
),观察到
中有气泡连续放出,表明
②称取
固体3 .79
置于
中,加热前通人
以驱尽装置内的空气,其目的是;关闭K,用酒精灯加热时,正确操作是先然后固定在管中固体部位下加热。
③观察到
中有红棕色气体出现,
、
中未见明显变化。
④待样品完全分解,
装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1 . 0
⑤取少量剩余固体于试管中,加人适量水,未见明显现象。
(3)实验结果分析讨论
① 根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想是正确的。
② 根据
无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有
,因为若有
,
中将发生氧化还原反应:(填写化学方程式),溶液颜色会退去;小组讨论认定分解产物中有
存在,未检侧到的原因是。
③ 小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装里进一步研究。
制备氮化镁的装置示意图如下:
回答下列问题:
(1)检查装置气密性的方法是,
的名称是,
的名称是;
(2)写出
和
反应制备氮气的化学方程式;
(3)
的作用是,
的作用是,是否可以把
和
的位置对调并说明理由;
(4)写出
中发生反应的化学方程式;
(5)请用化学方法确定是否有氮化镁生成,并检验是否含有未反应的镁,写出实验操作及现象。
某学生对
与漂粉精的反应进行实验探究:
操作 |
现象 |
取4
漂粉精固体,加入100
水 |
部分固体溶解,溶液略有颜色 |
过滤,测漂粉精溶液的 |
试纸先变蓝(约为12),后褪色 |
![]() |
液面上方出现白雾; 稍后,出现浑浊,溶液变为黄绿色; 稍后,产生大量白色沉淀,黄绿色褪去 |
(1)
和
制取漂粉精的化学方程是。
(2)
试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是。
(3)向水中持续通入
,未观察到白雾。推测现象
的白雾由
小液滴形成,进行如下实验:
a.用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾,无变化;
b.用酸化的
溶液检验白雾,产生白色沉淀。
① 实验
目的是。
②由实验
不能判断白雾中含有
,理由是。
(4)现象
中溶液变为黄绿色的可能原因:随溶液酸性的增强,漂粉精的有效成分和
发生反应。通过进一步实验确认了这种可能性,其实验方案是。
(5)将
瓶中混合物过滤、洗涤,得到沉淀
①向沉淀
中加入稀
,无明显变化。取上层清液,加入
溶液,产生白色沉淀。则沉淀
中含有的物质是。
②用离子方程式解释现象
中黄绿色褪去的原因:。