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_______。
(19分)(1)已知拆开1 mol H—H键、1 mol I—I、1 mol H—I键分别需要吸收的能量为436 kJ、151 kJ、299 kJ,则由氢气和碘反应生成1 mol HI需要(填“放出”或“吸收”)kJ的热量。
(2)已知在常温常压下:
①CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l);△H1=-442.8 kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);ΔH2=-566.0 kJ/mol
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式__________________________________________
(3)已知合成氨的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g);ΔH=" -92.2" kJ·mol-1
下表是合成氨反应在某温度下2.0L的密闭容器中进行时,测得的数据:
时间(h)物质的量(mol) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
| N2 |
1.50 |
n1 |
1.20 |
n3 |
1.00 |
| H2 |
4.50 |
4.20 |
3.60 |
n4 |
3.00 |
| NH3 |
0.00 |
0.20 |
n2 |
1.00 |
1.00 |
根据表中数据计算:
①反应进行到2小时时放出的热量为kJ。
②0~1小时内N2的平均反应速率mol·L-1·h-1
③此条件下该反应的化学平衡常数K=(保留两位小数)。
④反应达到平衡后,若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1mol,化学平衡向方向移动(填“正反应”或“逆反应”或“不移动”)
(I)在甲烧杯中放入盐酸,乙烧杯中放入醋酸,两种溶液的体积和pH都相等,向两烧杯中同时加入质量不等的锌粒,反应结束后得到等量的氢气;则
(1)烧杯中放入锌的质量大(填甲或乙);
(2)烧杯中的酸过量(填甲或乙);
(3)反应开始后乙烧杯中的c(H+)始终比甲烧杯中的c(H+)(填大或小)
(II)物质的量浓度相同的等体积的两份溶液A和B,A为盐酸,B为醋酸,分别和等质量的Zn反应,则下列说法正确的是:
①产生的H2质量一定相同②产生H2的质量一定不同
③仅有一份溶液中存在锌,则一定是盐酸 ④等倍数稀释后的反应速率A>B
⑤产生等量H2所需时间A>B⑥产生等量H2,盐酸和醋酸一定都有剩余
(III)向体积都为1L,pH都等于2的盐酸和醋酸溶液中投入0.3g Zn,则下图中比较符合客观事实的曲线是_________________。
写出298 K时,下列反应的热化学方程式:
(1)1mol HgO(s)分解为液态汞和氧气,吸热90.7 kJ。____________________________________
(2)在稀溶液中1 mol H2SO4与足量NaOH反应放热114.6 kJ,表示该中和热的热化学方程式为
(3)在101 kPa时,H2在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol液态水,放出571.6 kJ的热量,H2的燃烧热为,表示H2燃烧热的热化学方程式为_
(4)火箭发射时可用肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮作氧化剂,它们相互反应生成氮气和水蒸气。已知N2 (g) + 2O2 (g) =2NO2 (g) △H ="+67.7" kJ/mol
N2H4 (g) +O2 (g) =N2 (g) + 2H2O (g) △H =" -534" kJ/mol
则N2H4 (g)和二氧化氮反应的热化学方程式为
(14分)T℃时,在一个体积为2L的容器中,A气体与B气体反应生成C气体,反应过程中A、B、C浓度变化如图所示.
(1)写出该反应的方程式:_____
(2)计算该温度下该反应的平衡常数:______
(3)若升温A的量增加,则该反应是______热反应.
(4)0~4分钟时,C的平均反应速率为:______
(5)到达平衡时A的转化率为:______
(6)恒容条件下,下列措施中能使n(A)/n(C)减小的有______.
A.充入氦气
B.使用催化剂
C.再充入2.4molA和1.6molB
D.降低温度
(7)
后的某一时刻后,加压,平衡左移,造成这一结果的原因可能是
(10分)(1)实验室里常用浓盐酸与二氧化锰反应来制取少量的氯气,反应的化学方程式为:MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,取一定量的浓盐酸使其与二氧化锰发生反应,产生的氯气在标准状况下的体积为22.4 L。
请回答下列问题:
①写出该反应的离子反应方程式_________________________,②反应中被氧化的HCl的物质的量为 ________
。③实验室备用的浓盐酸质量分数为36.5%,密度为1.19 g·cm-3,为使用方便,请计算出该浓盐酸的物质的量浓度_________
。
(2)把一小块镁铝合金溶于100mL盐酸中,然后向其中滴入
溶液,生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积如下图所示。
①合金中镁的质量g。
②盐酸的物质的量浓度
。