氮化硅(Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷,在航天航空、汽车发动机、机械等领域有着广泛的用途。工业上有多种方法来制备氮化硅,常见的方法有:
(1)在1 300-l 400℃时,高纯粉状硅与纯氮气化合,其反应方程式为_________。
(2)在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和HCl。
①已知:25℃,101 kPa条件下的热化学方程式:
3Si(s)+2N2(g)=Si3N4(s) △H= -750.2kJ/mol
Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(g) △H="-609.6" kJ/mol
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H="--184.6" kJ/mol
四氯化硅气体与氮气、氢气反应的热化学方程式为____________________。
②工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下:
已知:X,高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应,Y与X在光照或点燃条件下可反应,Z的焰色呈黄色。
上述生产流程中电解A的水溶液时,阳极材料能否用Cu?________(填“能”或“不能”)。写出Cu为阳极电解A的水溶液开始一段时间阴阳极的电极方程式。阳极: ;阴极: 。
(3)由石英砂合成氮化硅粉末的路线图如下所示
(把图中的①·⑤改为I-V)
①石英砂不能与碱性物质共同存放,以NaOH为例,用化学方程式表示其原因: 。
②图示I-V的变化中,属于氧化还原反应的是 。
③SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解,产生白雾,军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学方程式为___________________。
④在反应IV中四氯化硅与氨气反应生成Si(NH2)4和一种气体 (填分子式);在反应V中Si(NH2)4受热分解,分解后的另一种产物的分子式为 。
A、B、C、D四种物质均为下列离子组成的可溶性化合物,组成这四种物质的离子(离子不能重复组合)有:
阳离子 |
Na+、Al3+、Ba2+、NH4+ |
阴离子 |
Cl-、OH-、CO32-、SO42- |
分别取四种物质进行实验,实验结果如下:
①A、D溶液呈碱性,B呈酸性,C呈中性
②A溶液与B溶液反应生成白色沉淀,再加过量A,沉淀量减少,但不会完全消失
③A溶液与D溶液混合并加热有气体生成,该气体能使湿润的红色石蕊试液变蓝
回答下列问题:
(1)A的化学式是 ,用电子式表示C的形成过程: 。
(2)向A溶液中通入适量CO2,使生成的沉淀恰好溶解,所得溶液中各离子物质的量浓度由大到小的顺序是:
(3)写出③的离子方程式
(4)简述D溶液呈碱性的理由
Ⅰ、工业上设计用CO2来生产燃料甲醇,既减少二氧化碳气体,又得到宝贵的能源物质。为了探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,某温度下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0KJ/mol.测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示
(1)该反应该温度下,化学平衡常数的值为_______________________
(2)下列说法中能作为反应达到平衡状态标志的是___________________(填字母)。
A.容器内压强不再发生变化
B.平均相对分子质量不再变化
C.c(CO2)和c(H2)之比等于1:3
D.相同时间内每断裂3molH-H键,同时断裂3molO-H键
(3)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)减小的是__________________
A.再充入1molCO2和3molH2 B.将H2O(g)从体系中分离
C.充入He(g),使体系压强增大 D.升高温度
Ⅱ、钢铁工业是国家工业的支柱,每年钢铁生锈让国家损失大量资金,请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。
(1)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下:
①A电极对应的金属是_________(写元素名称),B电极的电极反应式是__________;
②若电镀前铁、铜两片金属质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为5.12g,则电镀时电路中通过的电子为__________;
③镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因___________________________。
工业上冶炼冰铜(mCu2O·nFeS)可得到粗铜,冰铜与酸反应可以生成硫化氢(见图1)。完成下列填空:
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________(填序号)吸收。
a.浓H2SO4 b.浓HNO3 c.NaOH溶液 d.氨水
(2)实验室可用如图2的装置完成泡铜冶炼粗铜的反应.
①泡铜冶炼粗铜的化学方程式是____________________;
②装置中镁带的作用是____________________;
③泡铜和铝粉混合物表面覆盖少量白色固体a,a是____________;
(3)将H2S和O2在密闭容器中点燃,充分反应后恢复到原来的温度和压强(120℃、101kPa),气体体积减少30%,求原混合其气体中H2S的体积分数.(不考虑H2S的自身分解)______________已知:氧气不足时:2H2S+O22S+2H2O氧气足量时:2H2S+3O2═2SO2+2H2O;
(4)已知:SiCl4(s)+H2(g)=SiHCl3(s)+HCl(g) △H1=47kJ/mol
SiHCl3(s)+H2(g)=Si(s)+3HCl(g)△H2=189kJ/mol
则由SiCl4制备硅的热化学方程式为____________________________。
乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:
(1)已知:
化学键 |
C-H |
C-C |
C=C |
H-H |
键能/kJ·molˉ1 |
412 |
348 |
612 |
436 |
计算上述反应的△H=_________ kJ·mol-1。
(2)维持体系总压强p恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K=___________________ (用α等符号表示)。
(3)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9),控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实 __________________。
②控制反应温度为600℃的理由是____________。
(4)某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸汽工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:CO2+H2=CO+H2O,
CO2+C=2CO。新工艺的特点有_________(填编号)。
① CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
② 不用高温水蒸气,可降低能量消耗
③ 有利于减少积炭
④ 有利于CO2资源利用
某无色废水中可能含有
H+、NH4+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Na+、NO3-、CO32-、SO42-中的几种,为分析其成分,分别取废水样品100mL,进行了三组实验,其操作和有关图像如下所示:Ⅰ:
请回答下列问题:
(1)根据上述3组实验可以分析废水中一定不存在的离子有__________;
(2)实验③中所发生反应的离子反应方程式__________;
(3)分析图象,在原溶液中c(NH4+)与c(Al3+)的比值为, NO3-是否存在?__________填(“存在”“不存在”或“不确定”)。
Ⅱ:现有A、B、C、D、E五种可溶性强电解质,它们在水中可电离产生下列离子(各离子不重复)。
阳离子 |
H+、Na+、Al3+、Ag+、Ba2+ |
阴离子 |
OH-、Cl-、CO32-、NO3-、SO42- |
已知:①A、B两溶液呈碱性;C、D、E溶液呈酸性;
②A溶液与E溶液反应既有气体又有沉淀产生;A溶液与C溶液反应只有气体产生;
③D溶液与另外四种溶液反应都能产生沉淀;C只能与D反应产生沉淀;
④上述沉淀包括难溶物和微溶物.
试回答下列问题:
(1)A溶液呈碱性的原因是__________________(用离子方程式表示);
(2)D是______________溶液,E是______________溶液(均写化学式)。