单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用焦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:
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
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-1 KMnO4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________。
可逆反应N2+3H2 2NH3是工业上合成氨的重要反应。
图1 (图中表示生成1mol物质时的能量) 图2
(1)根据图1请写出合成氨的热化学方程式(热量用E1、E2或E3表示)
(2)图1中虚线部分是通过改变化学反应中的条件,请解释原因
(3)当反应达到平衡位置时不断改变条件(不改变N2、H2和NH3的量),图2表示反应速率与反应过程的关系,其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是
(4)在一定温度下,若将4a mol H2和2amol N2放入2L的密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%,则该反应的平衡常数为。若此时再向该容器中投入a mol H2、amol N2和2amol NH3,判断平衡移动的方向是(“正向移动”“ 逆向移动”或“不移动”)
(5)将上述实验中产生的NH3通入到0.04mol·L-1的FeCl3溶液中,要使溶液中Fe3+沉淀较完全(即Fe3+浓度降至原来的千分之一),则溶液的pH为(已知常温下,Fe(OH)3的溶度积常数Ksp=4×10-38)
已知:在实验中,常常利用高沸点酸制低沸点酸。以六水合氯化镁(MgCl2·6H2O)为原料制备无水氯化镁。已知MgCl2·6H2O晶体在空气中加热时,释放出部分结晶水,同时生成Mg(OH)Cl或MgO;在干燥HCl气流中加热,能制得无水MgCl2。
可选用药品:MgCl2·6H2O晶体、NaCl(s)、KClO3(s)、MnO2、浓H2SO4、浓盐酸、稀NaOH溶液。仪器如图所示(装置可重复使用)。回答下列问题:
(1)组装氯化氢气体发生器,应选用的仪器(用编号A、B等填入)是,
有关的化学方程式是。
(2)按气流方向,其余装置的连接顺序(用数字①、②等填入)是:
()→()()→()()→()()
(3)各装置中应放的药品: B.______,D.______,E.______。
(4)B装置的作用是_________________。
(5)从实验安全角度考虑,上述所给药品和仪器设计的实验存在不足,请你提出修改建议:。
如右图所示,B中盛装的是一种固体物质。当A中的溶液滴入B内反应一段时间后,所得产物经装置C后可得到纯净的气体X,每个X分子中含有10个电子。D中盛装的是黑色粉末,当X气体通过D时,黑色粉末逐渐变成红色,最后从E装置中出来的气体是一种纯净的单质Y,Y在标准状况下的密度为1.25g/L。装置中A、B、C、D、E中的药品只能从下列所给试剂a~p中选择,图中某些夹持仪器未画出。
a.浓硫酸 b.浓硝酸 c.稀硝酸 d.浓盐酸 e.稀硫酸 f.浓氨水
g.铜片 h.锌片 i.碱石灰 j.硫酸铜 k.生石灰 l.硝酸铵晶体
m.固体烧碱 n.稀NaOH溶液 o.CuO p.MnO2
回答下列问题:
⑴C装置内的药品是(用a~p中的字母表示),其作用是。
⑵A中溶液和B中固体的所有可能的组合共有种。
⑶纯净气体X通过D时,发生反应的化学方程式是,反应中若转移电子的物质的量为1.2mol,则D装置中黑色固体共失重g。
⑷E中的药品是(用a~p中的字母表示),其作用是。
有机物A由C、H、O、Cl四种元素组成,其相对分子质量为198.5,Cl在侧链上。当A与Cl2分别在Fe作催化剂和光照条件下以物质的量之比为1:1反应时,分别是苯环上一氯取代有两种和侧链上一氯取代有一种;A与溶液反应时有气体放出。A经下列反应可逐步生成B~G。
(1)A的分子式为________;D的结构简式为_________;
(2)上述反应中属于取代反应的是_________ (填编号);
(3)C中含氧官能团的名称为_______、________;
(4)E的同分异构体中,满足①苯环上只有一个侧链,且侧链上含有一个一CH;②能发生银镜反应;③属于酯类。则其结构简式为(写3种):
________、________、________;
(5)写化学方程式(有机物写结构简式):
A与NaOH的醇溶液共热:______; E在一定条件下生成F:______。
某化学兴趣小组欲设计使用如下装置验证:
铜和一定量的浓硝酸反应有一氧化氮产生。(假设气体体积均为标准状况,导气管中气体体积忽略不计,且忽略反应中的溶液体积变化)
试回答下列问题:
(1)将铜粉分散在石棉绒中的原因是_________;
(2)在铜和浓硝酸反应前,挤压打气球,经A、B、C反应后,进入D中的气体是______(填化学式),通入该气体的目的是________;进行此步操作时应关闭_________,打开_________ (填k1、k2或k3);
(3)若C装置的硬质玻璃管中出现堵塞,则B中可能出现的现象是________;
(4)关闭、
,打开
,由分液漏斗向D中滴加浓硝酸。待Cu和浓硝酸反应结束后,再通过分液漏斗向D中加入
至满。则D中一定发生反应的离子方程式为:_________;
(5)若E中出现倒吸,可采取的应急操作是______;