(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________________________。
“厨房化学”可以理解为利用家庭生活用品来做化学实验,对化学进行学习和研究的活动。某厨房内有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物,某同学设计如下实验,通过测量反应前后C、D装置质量的变化,测定该混合物中各组分的质量分数。
(1)实验时,B中发生的反应的化学方程式为。
(2)装置C、D中盛放的试剂分别为:C,D。(供选试剂为:浓硫酸、无水CaCl2、碱石灰)
(3)E装置中的仪器名称是,它在该实验中的主要作用是。
(4)若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl含量将(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应,都用如图所示的装置进行实验。通入SO2气体,将带火星的木条插入试管C中的溶液上方,木条复燃。
请回答下列问题:
(1)第1小组同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2,该反应的化学方程式是。
(2)请设计一种实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的白色固体中含有Na2SO3:。
(3)第2小组同学认为Na2O2与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外,还有Na2SO4生成。为检验是否有Na2SO4生成,他们设计了如下方案:
上述方案是否合理?。请简要说明两点理由:①;②。
某校化学实验兴趣小组为了验证在实验室制备Cl2的过程中有水蒸气和HCl挥发出来,同时证明Cl2的某些性质,甲同学设计了如图所示的实验装置(支撑用的铁架台省略),请按要求回答下列问题。
(1)下列方法中,可制得Cl2的正确组合是。
①MnO2和浓盐酸混合共热;②MnO2、NaCl和浓硫酸混合共热;③NaClO和浓盐酸混合;④K2Cr2O7和浓盐酸混合;⑤KClO3和浓盐酸混合共热;⑥KMnO4和浓盐酸混合。
A.①②⑥ B.②④⑥
C.①④⑥ D.全部可以
(2)写出实验室制取Cl2的离子方程式。
(3)①装置B的作用是;
②装置C和D出现的不同现象说明的问题是;
③装置E的作用是。
(4)乙同学认为甲同学的实验有缺陷,不能确保最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性,证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种,乙同学提出应该在装置与之间(填装置字母序号)增加一个装置,所增加装置里面的试剂可以为(填字母序号)。
A.湿润的碘化钾淀粉试纸B.浓硫酸
C.湿润的红色布条D.饱和食盐水。
某化学兴趣小组在探究卤素单质的氧化性的实验中发现,在足量的氯化亚铁溶液中,加入1~2滴溴水,振荡后溶液呈黄色,原因是什么?Br2能否氧化Fe2+,Fe3+与Br2谁的氧化性更强?
(1)甲同学认为:Br2不能氧化Fe2+,Fe3+的氧化性大于Br2,产生上述现象的原因不是化学反应所致,溶液呈黄色是含(填化学式,下同)所致。
(2)乙同学认为:Br2将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+的氧化性小于Br2,产生上述现象的原因是化学反应所致,则溶液呈黄色是含所致。
(3)丙同学为验证乙同学的观点,选择下列试剂,设计出两种方案进行实验,并通过观察实验现象,证明了乙同学的观点是正确的,供选用的试剂:a.酚酞试剂;b.CCl4;c.无水酒精;d.KSCN溶液。请你在下表中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象。(试剂填序号)
选用试剂 |
实验现象 |
方案1 |
|
方案2 |
(4)氧化性:Br2>Fe3+,故在FeCl2中滴入1~2滴溴水,溶液呈黄色。发生反应的离子方程式是。
(5)根据上述实验推测,若在稀溴化亚铁溶液中通入氯气,首先被氧化的离子是。在100 mL FeBr2溶液中通入2.24 L Cl2(标准状况),溶液中有的Br-被氧化成单质Br2,则原FeBr2溶液的物质的量浓度是。
测定1 mol氧气在标准状况下所占体积的实验操作步骤如下:
①按下图装配实验装置。
②洗净试管然后充分干燥。
③向500 mL烧瓶里装满水,向500 mL烧杯里加入少量水,把连接烧瓶和烧杯的玻璃管A、橡皮管B和玻璃管C中也装满水,中间不要留下气泡,然后用弹簧夹把橡皮管B夹紧。
④称得试管的质量为14.45 g,往试管里加入KClO3和MnO2的混合物,再称其质量为15.95 g。
⑤打开弹簧夹,把烧杯举起使烧瓶和烧杯中的水面一致,再关闭弹簧夹,然后把烧杯中的水倒掉。
⑥打开弹簧夹,加热试管的混合物到不再产生气体,即水不再流向烧杯时为止。
⑦反应完毕后把装置放置冷却到室温。
⑧调节烧杯的高度使烧瓶和烧杯中的水面一致,然后再关闭弹簧夹。
⑨用500 mL量筒测量烧杯里水的体积为285.0 mL,把它换算为标准状况下氧气的体积为279.7 mL。
⑩再称量冷却后试管的质量为15.55 g。
(1)在操作⑦中,装置冷却时,玻璃管C的出口,一直要在烧杯的水中,不能离开水面,其理由是。
(2)简述操作⑧的必要性,即为什么要调节烧杯的高度,使烧瓶和烧杯中的水面一致?。
(3)标准状况下,1 mol氧气所占的体积(保留小数后两位)为L;混合物中MnO2的质量分数为。