【题目】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)。
(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,反应的离子方程式为5Fe2++MnO+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。
①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________。
【答案】MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O 平衡气压 浓H2SO4 SiCl4沸点较低,用冷却液可得到液态SiCl4 Al、Cl、P 否 MnO
有颜色,故不需其他指示剂 4.48%
【解析】
(1)A装置是制备Cl2的,注意要求写的是MnO2与浓盐酸的“离子方程式”;
(2)装置A中“g”管的作用是“使分液漏斗与圆底烧瓶压强保持一致,便于液体顺利滴下”,简单说就是“平衡压强”。B是除杂装置,除去Cl2中的HCl气体,C就是干燥装置。干燥Cl2一般用浓硫酸。由于反应温度是450~500 ℃,此时SiCl4是气体,而题目表格中SiCl4通常应是液态的,故装置E中h瓶需要冷却的理由应是便于分离得到SiCl4;
(3)根据已知条件AlCl3、FeCl3、PCl5都会在精馏后的残留物中存在,注意要先答上Cl,容易遗漏;
(4)由于紫色的KMnO4溶液反应后颜色会褪去,所以不用滴加指示剂;先根据关系式5Fe2+~MnO4-计算出100mL溶液中含有的铁,最后求出质量百分数。
(1)装置A是氯气发生装置,A中的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;故答案为MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O;
(2)浓盐酸有挥发性,故分液漏斗要加盖,加盖后如没有g管,则盐酸就不易流下去,g管的作用是平衡压强,使液体顺利流出并防止漏气;制得的氯气中含有氯化氢和水,装置B用饱和食盐水除去氯化氢,装置C用浓硫酸吸水;产物SiCl4沸点低,用冷却液可得到液态SiCl4;
故答案为平衡压强,使液体顺利流出并防止漏气;浓硫酸;产物SiCl4沸点低,用冷却液可得到液态SiCl4;
(3)D中氯气与粗硅反应生成SiCl4,h瓶收集粗产物,精馏粗产品可得高纯度四氯化硅,由表中数据可以看出,蒸出SiCl4气体时,BCl3早已成气体被蒸出,而AlCl3、FeCl3、PCl5升华温度均低于SiCl4,所以当SiCl4蒸出后,而AlCl3、FeCl3、PCl5还为固体留在瓶里,故答案为Al、P、Cl;
(4)①MnO4-转变成Mn2+溶液颜色有紫色变成无色,KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定时,不需要指示剂,
故答案为否;KMnO4溶液的紫红色可指示反应终点;
②利用关系式法计算:
5Fe2+~~~MnO4-
4×10-5mol 1.000×10-2molL-1×0.02L×4
铁元素的质量为:4×10-3mol×56g/mol=0.224g,铁元素的质量分数×100%=4.480%,
故答案为4.480%。
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列有关热化学方程式的叙述正确的是( )
A. 已知甲烷的燃烧热为890.3kJmol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJmol-1
B. 已知C(石墨,s)═C(金刚石,s)△H>0,则金刚石比石墨稳定
C. 已知中和热为△H=-57.4kJmol-1,则1mol稀硫酸和足量稀NaOH溶液反应的反应热就是中和热
D. 已知S(g)+O2(g)═SO2(g)△H1;S(s)+O2(g)═SO2(g)△H2,则△H1<△H2
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列有关物质检验的实验结论正确的是
选项 | 实验操作及现象 | 实验结论 |
A | 向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液,有白色沉淀生成 | 该溶液中一定含有 |
B | 向某溶液中加入2滴KSCN溶液,溶液不显红色。再向溶液中加入几滴新制的氯水,溶液变为红色 | 该溶液中一定含有Fe2+ |
C | 将某气体通入品红溶液中,品红溶液褪色 | 该气体一定是SO2 |
D | 将少量某物质的溶液滴加到新制的银氨溶液中,水浴加热后有银镜生成 | 该物质一定属于醛类 |
A.AB.BC.CD.D
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列说法错误的是( )
A.用惰性电极电解 Na2SO4溶液,当 2 mol电子转移时,可加入 18 g 水恢复
B.用惰性电极电解 CuSO4溶液,当加入1 mol Cu(OH)2恢复电解前浓度时,电路中转移了4mol e-
C.将Mg、Al金属放在NaOH溶液中组成原电池,Mg做负极,Al做正极
D.要想实现 Cu+H2SO4(稀) ═ CuSO4+H2↑的反应,需在电解池中进行,且 Cu 为阳极
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】(化学-物质结构与性质)
C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。
(1)写出Si的基态原子核外电子排布式 。
从电负性角度分析,C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为 。
(2)SiC的晶体结构与晶体硅的相似,其中C原子的杂化方式为 ,微粒间存在的作用力是 。
(3)氧化物MO的电子总数与SiC的相等,则M为 (填元素符号)。MO是优良的耐高温材料,其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高,其原因是 。
(4)C、Si为同一主族的元素,CO2和SiO2化学式相似,但结构和性质有很大不同。CO2中C与O原子间形成键和
键,SiO2中Si与O原子间不形成上述
健。从原子半径大小的角度分析,为何C、O原子间能形成,而Si、O原子间不能形成上述
键 。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】环己酮是一种重要的化工原料,实验室常用下列方法制备环己酮:
环己醇、环己酮和水的部分物理性质见下表:
物质 | 沸点(℃) | 密度(g·cm-3,20℃) | 溶解性 |
环己醇 | 161.1(97.8)★ | 0.9624 | 能溶于水 |
环己酮 | 155.6(95)★ | 0.9478 | 微溶于水 |
水 | 100.0 | 0.9982 |
★括号中的数据表示该有机物与水形成的具有固定组成的混合物的沸点
(1)酸性Na2Cr2O7溶液氧化环己醇反应的△H<0,反应剧烈将导致体系温度迅速上升,副反应增多。实验中将酸性Na2Cr2O7溶液加到盛有环己醇的烧杯中,在55~60℃进行反应。
反应完成后,加入适量水,蒸馏,收集95~100℃的馏分,得到主要含环己酮和水的混合物。
①酸性Na2Cr2O7溶液的加料方式为_______________。
②蒸馏不能分离环己酮和水的原因是_______________。
(2)环己酮的提纯需要经过以下一系列的操作:
a. 蒸馏,收集151~156℃的馏分; b. 过滤;
c. 在收集到的馏分中加NaCl 固体至饱和,静置,分液;
d. 加入无水MgSO4固体,除去有机物中的少量水。
①上述操作的正确顺序是________(填字母)。
②上述操作b、c中使用的玻璃仪器除烧杯、锥形瓶、玻璃棒外,还需__________。
③在上述操作c中,加入NaCl 固体的作用是____________。
(3)利用核磁共振氢谱可以鉴定制备的产物是否为环己酮,环己酮分子中有___种不同化学环境的氢原子。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( )
A.24 g NaH中阴离子所含电子总数为NA
B.标准状况下,22.4 L苯中含有C—H键数目为6NA
C.在碳酸钠溶液中,若c(CO32-)=1mol/L,则c(Na+)=2mol/L
D.通过MnO2催化使H2O2分解,产生32 g O2时转移电子数为2NA
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】(题文)一定温度下,在容积固定的密闭容器中进行的可逆反应:2NO22NO+O2,达到平衡的标志是
①相同时间内,氧气的生成速率为n mol·L-1·s-1,NO2的生成速率为2n mol·L-1·s-1
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol的NO
③混合气体的颜色不再变化 ④混合气体的密度保持不变
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变 ⑥压强不随时间变化而变化
A. ①③⑤⑥ B. ②③⑤
C. ①③④ D. ①②③④⑤⑥
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com