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、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5.000 g残留物,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·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_______。
N是重要的非金属元素,尿素、羟胺、硝酸、亚硝酸钠均为重要的含氮化合物。
(1)尿素[CO(NH2)2]是人类利用无机物合成的第一种有机物。
①尿素中元素原子半径最大的原子结构示意图为;
②尿素在土壤中的脲酶作用下会水解生成碳酸铵或碳酸氢铵,若与碱性肥料混合施用,会造成氮元素损失,请用离子方程式解释其原因 ;
③已知:20oC时,H2CO3:Ka1=4.2×10ˉ7、Ka2=5.6×10ˉ11;NH3·H2O:Kb=1.7×10ˉ5,碳酸氢铵溶液中HCO3ˉ、NH4+、OHˉ、H+四种离子浓度由大到小的顺序为
(2)羟胺(NH2OH)可看做是氨分子内的1个氢原子被羟基取代的物质,常用作还原剂。
①利用羟胺的还原性,可以除去含Fe2+中的Fe3+,氧化产物是一种性质稳定、无污染的气体,写出反应的离子方程式;
②制备NH2OH·HCl(盐酸羟胺)的一种工艺流程如下图所示:
ⅰ步骤中,发生反应的化学方程式为;
ⅱ步骤中使用的NaNO2外观酷似食盐,误食会中毒。可用电解法将工业废水中少量的NO2ˉ转化为N2以降低其危害。写出NO2ˉ在酸性条件下转化为氮气的电极反应式为 ________ 。
ⅲ步骤中,X为(填化学式);若要使滤液Y中SO42ˉ、SO32ˉ浓度均小于1×10ˉ5mol/L,溶液中Ba2+浓度应不小于[已知KSP(BaSO3)= 5.0×10ˉ10;KSP(BaSO4)= 1.1×10ˉ10]
③用惰性电极电解硝酸溶液可制备NH2OH。写出其阳极反应式;
(本题15分)铜是重要金属,Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途.请回答以下问题:
(1)Cu+基态核外电子排布式为
(2)与OH-互为等电子体的一种分子为(填化学式)。
(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,其阴离子均为无限长链结构(如图),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为__________。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种的化学式为___________;
(4)Cu2O的熔点比Cu2S的(填“高”或“低”),请解释原因_________。
(5)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构,在晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点位置,则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为_______;该晶体中,原子之间的作用力是________;
(6)上述晶体具有储氢功能,氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构为CaF2的结构相似,该晶体储氢后的化学式应为__________。
(7)将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中,发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO4作催化剂,即发生反应,生成硫酸铜。其反应过程的第2步是:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,请写出其第l步反应的离子方程式__________________________________。
(1)化合物A和B的分子式都是C2H4Br2,A的核磁共振氢谱图如图所示,则A的结构简式为,请预测B的核磁共振氢谱上有 个峰(信号)。
(2)用系统命名法命名下列物质
①
②CH3CH2CH=CHCH3
(3)写出结构简式或名称:
①分子式为C8H10的芳香烃,苯环上的一溴取代物只有一种,写出该芳香烃结构简式________
②戊烷(C5H12)的某种同分异构体只有一种一氯代物,写出该戊烷的名称_____
(1)某温度下,2 L恒容密闭容器中,X、Y、Z三种气体发生化学反应时,物质的量随时间变化的关系曲线如图所示,则
①反应的化学方程式为___________________________________________________;
②0~10 s内,用Z表示的化学反应速率____________________________________;
③X的转化率为__________________;(转化率是指平衡时某物质反应的物质的量与起始物质的量的百分比)
(2)在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是()
A.A的生成速率与C分解的速率相等
B.单位时间内生成nmolA,同时生3nmolB
C.A、B、C的浓度不再变化
D.A、B、C的分子数比为1:3:2
有A、B、C、D四种短周期主族元素,其原子序数依次增大。A、B可形成A2B和A2B2两种共价化合物,B、C同主族且可形成CB2和CB3两种化合物。完成下列问题。
(1)C的名称为________
(2)写出表示非金属性C<D的化学方程式(任一个):________ 。
(3)金属元素E是中学化学常见元素,位于元素周期表的第四周期。该元素可与D形成ED2和ED3两种化合物。将E的单质浸入ED3溶液中,溶液由黄色逐渐变为浅绿色,该反应的离子方程式为______________。
(4)请依据(4)中的反应,设计一个原电池。要求:画出实验装置图,注明电解质溶液名称、正负极及正负极材料,并标出电子移动方向,写出负极反应式。
负极反应式:__________________________________________________________。