(19分)晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料,可用于制芯片和太阳能电池等,.以下是工业上制取纯硅的一种方法.
已知:在一定条件下可发生反应:Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) ΔH<0
I.反应②、③均需要加热,有如下两个温度区间分别供两反应选择,你认为反应②应选择_______(填序号字母),原因是_______________;
a .520~530K B.1350~1360K
II.现在实验室模拟工业上粗硅提纯的过程,已知SiHCl3遇水强烈水解,其他相关数据如下表所示:
物质 |
SiCl4 |
SiHCl3 |
AlCl3 |
FeCl3 |
沸点/℃ |
57.7 |
33.0 |
- |
315 |
升华温度/℃ |
- |
- |
180 |
300 |
(1)现用如下装置进行模拟反应②的过程。实验室制HCl的反应原理为:
2NaCl(s) + H2SO4(浓) 2HCl↑ + Na2SO4
A中是HCl的发生装置,你认为应选择下列哪套装置?____________(填装置的序号字母),装置D中碱石灰的作用为__________________、___________________;
(2)已知液态粗品SiHCl3中含有杂质SiCl4、AlCl3、FeCl3等,则流程中操作①为_____________(填操作名称),下列不是该操作所需的仪器是____________________(填装置序号字母);
a.冷凝管 b. 圆底烧瓶 c. 蒸馏烧瓶 d. 分液漏斗 e.温度计 f. 接受器
(3)用SiHCl3与H2反应制备纯硅的装置如下:
①按图示组装好仪器后,下列实验步骤的正确顺序为____________(填步骤的序号字母),
A.打开甲装置分液漏斗旋塞,滴加稀硫酸,反应生成H2;
B.向装置中添加药品;
C.打开丙装置分液漏斗的旋塞,滴加SiHCl3,并加热相应装置;
D.检查装置气密性;
e.停止向丙装置滴加SiHCl3,并停止加热相应装置;
f.停止通H2;
步骤c中需要加热的装置为____________(填装置序号“甲”、“乙”、“丙”、“丁”)
②该套装置的设计缺陷是________________________。
利用下图装置采用适当试剂可完成实验某探究实验,并得出相应实验结论,实验所用试剂或所得结论列于表中。请回答:
实验试剂 |
实验结论 |
||
甲 |
乙 |
丙 |
|
① |
高锰酸钾 |
② |
氧化性:KMnO4>Cl2>Br2 |
(1)图中①为,②为。
(2)请你根据上述实验装置再设计一个实验,并将选择的试剂、丙中的现象以及根据实验现象得出的实验结论填入下表;
试剂甲 |
试剂乙 |
试剂丙 |
丙中现象 |
实验结论 |
酸性:盐酸>碳酸 |
||||
石蕊试液 |
某化学活动小组设计以下装置进行不同的实验。其中a为用于鼓入空气的气囊,b为螺旋状铜丝,c中盛有冰水。
(1)若用A装置做乙醇与乙酸的酯化反应实验,则还需连接的装置是(填序号),该装置中应加入试剂。从实验安全角度考虑,A装置试管中除加入反应液外,还需加入的固体物质是。
(2)该小组同学欲做乙醇氧化成乙醛的实验,则应选用的装置是(填序号),再用制得的乙醛溶液进行银镜反应,正确的操作顺序是(填序号)。
①向试管中滴入3滴乙醛溶液
②一边振荡一边滴入2%的稀氨水,直至最初产生的沉淀恰好溶解为止
③振荡后放入热水中,水浴加热
④在洁净的试管中加入1mL2%的AgNO3溶液
.某兴趣小组在实验室用加热乙醇、浓H2SO4、溴化钠和少量水的混合物来制备溴乙烷,检验反应的部分副产物,并探究溴乙烷的性质。
(一)溴乙烷的制备及产物的检验:设计了如上图装置,其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出。请根据实验步骤,回答下列问题:
(1)仪器A的名称是
(2)制备操作中,加入的少量的水,其目的是。(填字母)
a.减少副产物烯和醚的生成 b.减少Br2的生成
c.减少HBr的挥发d.水是反应的催化剂
(3)加热片刻后,A中的混合物出现橙红色,该橙红色物质可能是____________
(4)理论上,上述反应的副产物还可能有:乙醚(CH3CH2-O-CH2CH3)、乙烯、溴化氢等
① 检验副产物中是否含有溴化氢:熄灭酒精灯,在竖直冷凝管上方塞上塞子、打开a,利用余热继续反应直至冷却,通过B、C装置检验。B、C中应盛放的试剂分别是、
② 检验副产物中是否含有乙醚:通过红外光谱仪鉴定所得产物中含有“-CH2CH3”基团,来确定副产物中存在乙醚。请你对该同学的观点进行评价:
(5)欲除去溴乙烷中的少量杂质Br2,下列物质中最适合的是。(填字母)
a.NaI b.NaOH c.NaHSO3 d.KCl
(二)溴乙烷性质的探究:
用右图实验装置(铁架台、酒精灯略) 验证溴乙烷的性质:
Ⅰ:在试管中加入10 mL6mol/L NaOH溶液和2 mL 溴乙烷,振荡。
II:将试管如图固定后,水浴加热。
(1)观察到___________现象时,表明溴乙烷与NaOH溶液已完全反应。
(2)为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中发生的是消去反应,将生成的气体通入如图装置。A试管中的水的作用是,若无A试管,B试管中的试剂应为。
.可用图示装置制取少量乙酸乙酯(酒精灯等在图中均已略去)请填空:
(1)试管a中需要加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2mL,正确加入顺序操作是_____________________________________________。
(2)为防止a中的液体在实验时发生暴沸,在加热前应采取的措施是 ____________
(3)实验中加热试管的目的是:① ________________________________
②__________________________________________________________________
(4)试管b中加有饱和Na2CO3溶液 ,其作用是_____________________________
(5)反应结束后,振荡试管b静置,观察到的现象是___________________________
(6)制取乙酸乙酯的化学方程式___________________________
(10分)利用天然气合成氨的工艺流程示意如下:
依据上述流程,完成下列填空:
(1)天然气脱硫时的化学方程式是
(2)n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9n mol、产生H2mol(用含n的代数式表示)
(3)K2CO3(aq)和 CO2反应在加压下进行,加压的理论依据是(多选扣分)
(a)相似相溶原理(b)勒沙特列原理(c)酸碱中和原理
(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于(写出CO2的一种重要用途)。