高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料,是制备半导体的重要材料,它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。高纯硅通常用以下方法制备:用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含Fe、Al、B、P等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为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图。
相关信息: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化合生成相应的氯化物;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)仪器e的名称为____________,装置A中f管的作用是_______________________________________,其中发生反应的离子方程式为_____ ____________________________________ _______。
(2)装置B中的试剂是____________。
(3)某学习小组设计了以下两种实验方案:方案甲:g接装置Ⅰ;方案乙:g接装置Ⅱ。但是甲乙两个方案中虚线内装置均有不足之处,请你评价后填写下表。
方案 |
不足之处 |
甲 |
|
乙 |
|
(4)在上述(3)的评价基础上,请设计一个合理方案:___________ ________ 。
(5)通过上述合理的装置制取并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)。
氯气是一种重要的化工原料。某学习小组在实验室中利用下图所示装置制取氯气并探究其性质。
(1)实验室用二氧化锰和浓盐酸加热制取氯气,发生装置中除圆底烧瓶和导管外还需用到的玻璃仪器有
;
(2)装置A中盛有的试剂是,作用是。
(3)若D中品红溶液褪色,则B装置中发生反应的离子方程式是
(4)证明FeBr2与Cl2发生了氧化还原反应的实验方法是(填操作方法)。
某研究性学习小组用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液吸收处理上述实验后的尾气。经分析吸收尾气一段时间后,吸收液(呈强碱性)中肯定存在Cl-、OH-、CO32- 和SO42-,对于可能存在的其他阴离子,研究小组提出以下3种假设。假设1:只存在SO32-;假设2:只存在ClO-;假设3:既不存在SO32-,也不存在ClO-。
(5)学习小组判断同时存在SO32-和ClO-是不可能的理由是。
38.现限选以下试剂,设计实验方案,进行实验,请写出实验步骤以及预期现象和结论。
a.3 mol/L H2SO4
b.0.01 mol/L KMnO4
c.1 mol/L BaCl2溶液
d.淀粉碘化钾溶液
e.酚酞试液
步骤一;取少量吸收液于试管中,滴加3 mol/L H2SO4至溶液呈酸性,然后将所得溶液分装于A、B
两试管中。
步骤二:向A试管中滴加少量___________ (填序号),若溶液_________________(填现象),则假设
1成立。
步骤三:向B试管中滴加少量___________(填序号),若溶液_________________(填现象),则假设2
成立。
工业上冶炼冰铜(mCu2O·nFeS)可得到粗铜,再以粗铜为原料制备硫酸铜晶体。
完成下列填空:
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的 (填序号)吸收。
a. 浓H2SO4 b. 浓HNO3c. NaOH溶液 d. 氨水
(2)用稀H2SO4 浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加 (填物质名称)溶液后呈红色,说明溶液中存在Fe3+,检验溶液中还存在Fe2+的方法是 (注明试剂、现象)。
|
实验室可用图的装置完成泡铜冶炼粗铜的反应。
某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。完成下列填空:
(1)图2 是图1所示装置的示意图,在图2的小括号内填写正极材料的化学式;在方括号内用箭头表示出电子流动的方向。
(2)写出正、负极反应的方程式。正极:,负极:。
(3)按图1装置实验,约8分钟才看到的导管中液柱上升,下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是。
a.用纯氧气代替具支试管内的空气
b.用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物
c.用毛细尖嘴管代替玻璃导管,并向试管的水中滴加少量红墨水
(4)升高温度可以加快化学反应速率,建议用酒精灯加热具支试管。这一措施(填“可行”或“不行”)。
(5)有同学观察到图1装置在组装时就会使导管中液面低于试管中液面,导致实验时导管中液柱上升需要更多的时间。图1装置组装时,使导管中液面低于试管中液面的原因是。消除这一现象的简单操作是。
下图为制取乙酸乙酯的实验装置图。回答下列问题:
(1)揭示实验原理
①乙酸与乙醇在催化剂存在的条件下加热可以发生反应生成乙酸乙酯。请用氧同位素示踪法写出乙酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式______________________。
②能否用氢同位素示踪法揭示酯化反应原理? _______(选填“能”或“不能”),原因是___________________。
(2)反应温度确定:
合成乙酸乙酯的反应为放热反应。实验表明,反应温度应控制在85℃左右为宜。回答:
实验温度不宜低于85℃左右的原因是__________________________________________;
实验温度不宜高于85℃左右的原因是__________________________________________;
(3)实验装置的比较:
利用如图装置制备乙酸乙酯,这种装置与教材装置相比较突出的优点是__________________________。
(4)酯层厚度的标示:
为更好地测定酯层厚度,可预先向饱和Na2CO3溶液中滴加1滴____试液,现象是____________________________。
甲酸甲酯水解反应方程式为:HCOOCH3 + H2O HCOOH + CH3OH – Q(Q>0)
某小组通过实验研究该反应(反应过程中体积变化忽略不计)。反应体系中各组分的起始量如下表。甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间(t)的变化如下图:
组分 |
物质的量/mol |
HCOOCH3 |
1.00 |
H2O |
1.99 |
HCOOH |
0.01 |
CH3OH |
0.52 |
(1)上述反应的平衡常数表达式为K=_______________________。
(2)计算15~20min范围内:甲酸甲酯的减少量为mol,甲酸甲酯的平均反应速率为mol/min;80~90min范围内甲酸甲酯的平均反应速率为___________ mol/min。
(3)依据以上数据,推断该反应在10min后反应速率迅速加快的原因:。
(4)其他条件不变,提高温度为T2,在答题卡框图中画出温度T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图。