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°C),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。查阅相关资料获悉: a.四氯化硅遇水极易水解;
b.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 |
AlCl3 |
FeCl3 |
PCl5 |
沸点/℃ |
57.7 |
— |
315 |
— |
熔点/℃ |
-70.0 |
— |
— |
— |
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,含有铁、铝等元素的杂质。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反应滴定,锰元素被还原为Mn2+。
①写出用KMnO4滴定Fe2+的离子方程式: ;
②滴定前是否要滴加指示剂? (填“是”或“否”),判断滴定终点的方法是 。
③某同学称取5.000g残留物,预处理后在容量瓶中配制成100ml溶液,移取25.00ml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20.00ml,则残留物中铁元素的质量分数是 。若滴定前平视,滴定后俯视KMnO4液面,对测定结果有何影响 (填“偏高”、“偏低”、或“无影响”)
黄铁矿(主要成分为FeS2)是我国大多数硫酸厂制取硫酸的主要原料。某化学学习小组对某黄铁矿石进行如下实验探究。
[实验一]测定硫元素的含量。
Ⅰ、将g该黄铁矿样品放入如图1所示装置(夹持和加热装置省略)的石英管中,从a处不断地缓缓通入空气,高温灼烧石英管中的黄铁矿样品至反应完全。石英管中发生反应的化学方程式为:
。
Ⅱ、反应结束后,将乙瓶中的溶液进行如图2所示处理。
[实验二]测定铁元素的含量。
Ⅲ、测定铁元素含量的实验步骤如图3所示。
问题讨论:
(1)Ⅰ中,甲瓶内所盛试剂是溶液。乙瓶内发生反应的离子方程式有:、。
(2)Ⅱ中的滤渣在称量前还应进行的操作是。
(3)Ⅱ中,所加H2O2溶液(氧化剂)需足量的理由是。
(4)Ⅲ的步骤③中,需要用到的仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,还有。
④中取稀释液25.00ml需用的仪器是。
(5)该黄铁矿中硫元素的质量分数为。
黑火药是我国古代科技四大发明之一,在化学史上占有重要地位,黑火药主要是硝酸钾、硫磺、木炭三者粉末的混合物,在点燃条件下,其化学反应式主要为:KNO3 +S+C →N2↑+CO2↑+K2S
试填下列空白.
(1)在黑火药燃烧的反应中,氧化剂为,被氧化的物质为
(2)根据化学反应式分析,KNO3、S和C恰好完全反应时,它们的物质的量之比为
(3)黑火药燃烧后的固体残留物中,除了K2S外,还有少许K2CO3、K2SO4和未燃烧的炭末,请设计一个简单的实验证明,黑火药燃烧的固体产物中存在K2CO3和K2SO4
[实验方案]
①取黑火药燃烧后的固体残留物于烧杯中,加适量水溶解,过滤,得无色澄清溶液;
②用洁净的铂丝蘸取滤液,将铂丝放在酒精灯火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃片观察火焰,若火焰呈紫色,,则证明含K+;
③
工业上用固体硫酸亚铁制取Fe2O3,反应原理是: 2FeSO4Fe2O3 +SO2 ↑+SO3 ↑。某研究性学习小组用下图所示装置检验该反应所产生的气态物质,然后用装置中A瓶内的混合物来测定已分解的FeSO4的质量(已知SO2沸点为- 10. 02℃)
请回答相关问题:
(1)Fe2O3俗称为不溶于水而易溶于酸,Fe2O3与稀盐酸反应的离子方程式为
(2)A瓶所盛试剂的作用是C瓶所盛试剂的作用是
,用冷水冷却的原因是;B瓶所盛的试剂是
(3)将此反应生成的气体通入A瓶的BaCI2溶液中,下列说法正确的是(填编号)
A.析出BaSO3沉淀 | B.析出BaSO4沉淀 | C.逸出SO3气体 | D.逸出SO2气体 |
理由是
(4)在用固体硫酸亚铁制取Fe2O3的反应中,还原产物是,标准状况下每生成11. 2L SO2气体,转移电子的物质的量为mol.
MnO2在酸性溶液中具有强氧化性,可被还原为Mn2+,它还对H2O2的分解具有良好的催化效果。某兴趣小组通过实验研究MnO2的性质。
(1)该小组设计了如下3个方案以验证MnO2的氧化性,可行的是 。
A.把MnO2固体加入到FeSO4溶液中,再加入KSCN溶液,观察溶液是否变红
B.把MnO2固体加入到FeCl3溶液中,再加入KSCN溶液,观察溶液是否变红
C.把MnO2固体加入到稀盐酸中,观察是否有黄绿色气体生成
(2)该小组为研究在不同酸碱性的溶液中MnO2的氧化能力,他们控制KI溶液的浓度和MnO2固体的质量相同,恒定实验温度在298K,设计如下对比试验。
该小组从上述对比实验中,可以得出的结论是 。
写出在酸性条件下,MnO2氧化I-的离子方程式 。
(3)欲探究MnO2的催化效果,需要用30%的H2O2溶液(密度近似为1g/cm3)配制浓度3%的H2O2溶液(密度近似为1g/cm3)100mL。其配制方法是:用量筒量取 mL30%H2O2溶液放入 (填仪器名称)中,再加入一定量的水,搅拌均匀。
(4)在实验时,某同学把1滴KI溶液误滴入到过量的5 mL 3%的H2O2溶液中,发现产生了大量气泡。该小组查阅到KI与H2O2可发生如下反应:2KI+H2O2 =KOH +I2,认为有可能是反应产物I2起了催化H2O2分解的作用。请设计一个简单实验证明该假设是否正确。 。
(5)实验室用二氧化锰和浓盐酸制取干燥的氯气,下列仪器中不需要用到的是(填序号)。
a.长颈漏斗 b.圆底烧瓶 c.温度计 d.酒精灯 e.洗气瓶 f.烧杯
无水硫酸铜在加热条件下能发生分解反应,生成氧化铜、二氧化硫、三氧化硫和氧气。某学生试图用下图所示装置来确定该化学反应中各物质的计量关系
试回答:
⑴加热过程中,试管A中发生的实验现象为。
⑵装置E和F的作用是;
⑶该学生使用装置B的本意是除去混合气体中的三氧化硫以提纯氧气,他的做法正确
吗?为什么?
⑷该学生利用上述装置将一定质量的无水硫酸铜置于A中加热使其分解,最后测得氧
气的体积偏小,其原因可能是 (填序号)
A.无水硫酸铜未完全分解 |
B.实验结束时装置A中残留有气体 |
C.![]() ![]() ![]() |
D.最后读量筒中的读数时,E中的液面低于F中的液面 |
⑸另一学生将4.8g无水硫酸铜充分加热使其完全分解后,用正确的实验方法除去了生成物中的二氧化硫和三氧化硫,最后测出氧气的体积为224mL(标准状况)。据此可计算出二氧化硫为mol,三氧化硫为mol。
⑹由上述实验数据可知无水硫酸铜受热分解的化学方程式为:
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