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________。
下图为蒸馏实验装置:
⑴ 写出下列仪器的名称:
①;②。
⑵ 在仪器①中还需加入碎瓷片,其作用是:。
⑶ 仪器②使用时水流的方向是:进出(用“f”、“g”填空)。
⑷ 若利用装置I分离四氯化碳和酒精的混合物,还缺少的一种仪器是,错误的一个地方是,
实验中承接液体的容器用锥形瓶而不用烧杯的原因是:
。
下图是实验室制取气体的两种常见发生装置:
(1)实验室用石灰石跟稀盐酸反应制取二氧化碳,应选用的发生装
置是(请选“A"或“B")。
反应的离子方程式为
(2)用氯酸钾和二氧化锰来制取氧气,应选用的发生装置是________(请选“A"或“B")。
化学反应方程式为
(3)若用A装置制取氧气,所选试剂为,
反应的化学方程式为
(4)用(2)(3)两种方法制取氧气时,若产生相同质量的氧气,则(2)(3)两反应转移的电子数之比为。
为检验浓硫酸与木炭在加热条件下反应产生的SO2和CO2气体,设计了如图所示实验装置,a、b、c为止水夹,B是用于储气的气囊,D中放有用I2和淀粉的蓝色溶液浸湿的脱脂棉。
请回答下列问题:
(1)装置A中发生反应的化学方程式为。
(2)此实验成败的关键在于控制反应产生气体的速率不能过快,由此设计了虚框部分的装置,则正确的操作顺序是(用操作编号填写)
①向A装置中加入浓硫酸,加热,使A中产生的气体进入气囊B,当气囊中充入一定量气体时,停止加热;
②待装置A冷却,且气囊B的体积不再变化后,关闭止水夹a,打开止水夹b,慢慢挤压气囊,使气囊B中气体慢慢进入装置C中,待达到实验目的后,关闭止水夹b;
③打开止水夹a和c,关闭止水夹b;
(3)实验时,装置C中的现象为;
(4)当D中产生现象时,可以说明使E中澄清石灰水变浑浊的是CO2,而不是SO2;
(1)下列有关实验的说法、操作或结论不正确的是(填序号)
A.制备Fe(OH)3胶体时,应往沸水中滴加饱和FeCl3溶液,并继续加热到溶液呈红褐色为止。 |
B.测定中和热实验中,每次实验均应测量三个温度,即盐酸起始温度,NaOH溶液的起始温度和反应后溶液的最高温度。 |
C.在一定物质的量溶液配制的过程中,没有洗涤烧杯和玻璃棒、定容时加水超过了刻度线、容量瓶没有干燥均会使所配溶液浓度偏低。 |
D.往FeCl3溶液中滴入KI—淀粉溶液,溶液变蓝色。 |
E.铝粉和氧化镁或氧化铁粉末混合,高温均能发生铝热反应。
F.验证AgNO3溶液中是否混有Al(NO3)3,可加入过量氨水,如有白色沉淀,则混有Al(NO3)3
G.稀释浓硫酸时,要将水沿容器壁缓慢注入浓硫酸中,并用玻璃棒不断搅拌。
(2)实验室配制500ml 0.1mol/L的Na2CO3溶液,需用托盘天平称取碳酸钠粉末g。
配制时应选用的仪器有,托盘天平、药匙、烧杯、量筒、。
某研究性学习小组进行溴乙烷的制备及性质探究实验。
探究一:该小组制备溴乙烷的步骤如下:
① 向装置图所示的U形管和大烧杯中加入冷水;
② 在小烧杯中按照一定比例配制乙醇、水、浓硫酸的混合液;
③ 向装置图所示的圆底烧瓶中加入一定量研细的溴化钠粉末和少量碎瓷片;
④ 将冷却至室温的混合液转移到圆底烧瓶中,加热;
⑤ 制取溴乙烷。
回答下列问题:
(1)步骤②向乙醇和水中缓缓加入浓硫酸时,小烧杯要置于冷水中冷却,除了避免硫酸小液滴飞溅外,更主要的目的是:_____________________________________
(2)步骤④加热片刻后,烧瓶内的混合物出现橙红色,出现这种现象的原因是(请用化学反应方程式表示):____________________________________________________
改用小火加热后,橙红色会逐渐消失,消失的原因是(请用化学反应方程式表示):
______________________________________________________
(3)为了更好地控制反应温度,除用图示的小火加热,还可采用的加热方式是__________。
(4)步骤⑤反应结束后,将U形管中的混合物倒入分液漏斗中,静置,待液体分层后, 弃去____________(填“上层”或“下层”)液体。为了除去粗产品中的杂质,可用下列试剂中的_____________(填序号)
A.氢氧化钠稀溶液 | B.碳酸钠稀溶液 |
C.硝酸银溶液 | D.四氯化碳 |
探究二:学习小组在进行溴乙烷与NaOH乙醇溶液的反应实验中,观察到有气体生成。他们设计了两种不同的方法分别检验该气体,实验装置如图
请回答:
(5)图1中,试管1的作用是:________________________________;
图2中发生的反应是:________________________________(用化学方程式表示)。