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)。
工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等杂质。某同学设计了如下实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al4C3的质量分数(忽略NH3在强碱性溶液中的溶解).
(1)实验原理:①Al4C3与硫酸反应可生成CH4.②AlN溶于强酸产生铵盐,溶于强碱生成氨气,请写出AlN与过量NaOH溶液反应的化学方程式_____________________________。
(2)实验装置(如图所示):
(3)实验过程:
①连接实验装置,检验装置的气密性.称得D装置的质量为yg,滴定管的读数为amL。
②称取xgAlN样品置于装置B瓶中;塞好胶塞,关闭活塞K2、K3,打开活塞K1,通过分液漏斗加入稀硫酸,与装置B瓶内物质充分反应。
③待反应进行完全后,关闭活塞___________,打开活塞____________,通过分液漏斗加入过量________(填化学式),与装置B瓶内物质充分反应。
④_____________(填入该步应进行的操作)。
⑤记录滴定管的读数为bmL,称得D装置的质量为zg。
(4)数据分析:(已知:该实验条件下的气体摩尔体积为Vm L•mol-1)
①Al4C3的质量分数为___________。
②若读取滴定管中气体的体积时,液面左高右低,则所测气体的体积__________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
③AlN的质量分数为_______________。
Mg能在NO2中燃烧,产物为Mg3N2、MgO和N2。某科学小组通过实验验证反应产物并探究产物的比例关系。资料信息:2NO2+2NaOH=NaNO3 + NaNO2 + H2O,Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2↓+ 2NH3↑。限用如下装置实验(夹持装置省略,部分仪器可重复使用)
(1)装置连接的顺序为 (填字母序号);
(2)连接好仪器,装入药品前检验装置气密性的方法是________________;
(3)装置A中盛装的干燥剂是 ;装置F的作用____;
(4)验证产物中存在Mg3N2的具体实验操作为 .确定产物中有N。生成的实验现象为 ;
(5)已知装置E中初始加入Mg粉质量为13.2 g,在足量的NO2中充分燃烧,实验结束后,硬质玻璃管冷却至室温、称量,测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为21.0 g,产生N2的体积为1120 mL(标准状况)。写出玻璃管中发生反应的化学方程式:_ _。
.(14分)工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等杂质。某同学设计了如下实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al4C3的质量分数(忽略NH3在强碱性溶液中的溶解)。
(1)实验原理
①Al4C3与硫酸反应可生成CH4。
②AlN溶于强酸产生铵盐,溶于强碱生成氨气,请写出AlN与过量NaOH溶液反应的化学方程式 。
(2)实验装置(如图所示)
(3)实验过程
①连接实验装置,检验装置的气密性。称得D装置的质量为yg,滴定管的读数为amL。
②称取xg AlN样品置于装置B瓶中;塞好胶塞,关闭活塞K2、K3,打开活塞K1,通过分液漏斗加入稀硫酸,与装置B瓶内物质充分反应。
③待反应进行完全后,关闭活塞 ,打开活塞 ,通过分液漏斗加入过量 (填化学式),与装置B瓶内物质充分反应。
④ (填入该步应进行的操作)。
⑤记录滴定管的读数为bmL,称得D装置的质量为zg。
(4)数据分析(已知:该实验条件下的气体摩尔体积为Vm L·mol-1)
①Al4C3的质量分数为 。
②若读取滴定管中气体的体积时,液面左高右低,则所测气体的体积 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
③AlN的质量分数为 。
某化学兴趣小组进行有关电解食盐水的探究实验,电解装置如图所示。
实验一:电解饱和食盐水。
(1)配制饱和食盐水所需的玻璃仪器有:烧杯、量筒、 。
(2)电解饱和食盐水的化学方程式为 。
实验二:电解不饱和食盐水及产物分析。
相同条件下,电解1mol·L-1 NaCl溶液并收集两极产生的气体。在X处收集到V1mL气体,同时,在Y处收集到V2mL气体,停止电解。结果发现V2<V1,且与电解饱和食盐水相比,Y处收集到的气体颜色明显较浅。经讨论分析,导致上述现象的原因有:
ⅰ.有部分Cl2溶于NaCl溶液中;ⅱ.有O2生成。
(3)设计实验证明有部分Cl2溶于NaCl溶液中。实验方案为:取少量 电极附近溶液。
(4)证明有O2生成并测定O2的体积。按如右图所示装置进行实验,通过注射器缓缓地将在Y处收集到V2mL气体全部推入装置A(盛有足量试剂NaOH溶液)中,最终,量气管中收集到V3mL气体(设V1、V2、V3均在相同条件下测得)。
①装置A的作用是 。
②本实验中,观察到________________的现象,说明石墨电极上有O2生成。
③实验中是否需要预先除尽装置中的空气? (填“是”或“否”)。
(5)实验二中,在石墨电极上产生的Cl2的总体积为 mL(用代数式表示)。
分某实验小组用0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸进行中和热的测定。
Ⅰ.配制0.50 mol·L-1 NaOH溶液
若实验中大约要使用245mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体__________g。
Ⅱ.测定稀硫酸和稀氢氧化钠溶液中和热的实验。
(1)写出该反应的热化学方程式(中和热为57.3 kJ·mol-1): 。
(2)取50mL NaOH溶液和30mL硫酸进行实验,实验数据如下表。
①请填写下表中的空白:已知:反应后混合溶液的比热容c=4.2×10—3 kJ/(g·℃)
温度 实验 次数 |
起始温度t1/℃ |
终止温度 t2/℃ |
温度差平均值 (t2-t1)/℃ |
||
H2SO4 |
NaOH |
平均值 |
|||
1 |
26.2 |
26.0 |
26.1 |
30.1 |
℃ |
2 |
25.9 |
25.9 |
25.9 |
29.8 |
|
3 |
26.4 |
26.2 |
26.3 |
30.4 |
②用上述实验数值计算中和热 kJ·mol-1(小数点后保留两位数字)。
③能引起中和热偏高的原因是 。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
C.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
D.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度