练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
    19．单晶硅是信息产业中重要的基础材料．以石英砂为原料制备硅的过程示意如下：

    从资料中查知：粗硅中含铁、铝等杂质；SiCl4熔点为-70℃，沸点57.6℃，在潮湿的空气中能发生水解反应．请回答下列问题：
    （1）过程Ⅰ中石英砂的主要成分SiO2与焦炭反应，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为1：2．
    （2）过程Ⅱ中的Cl2用电解饱和食盐水制备，制备Cl2的化学方程式是2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑．干燥Cl2时，从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑，需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃，然后再通入到浓H2SO4中．这样冷却的作用是使水蒸气冷凝，减少进入浓硫酸的水量，保持持续的吸水性，同时减少了放出的热量．
    （3）某学习小组模拟过程Ⅲ设计了以下制取纯硅的实验装置（热源及夹持装置略去）．

    ①装置C用石英管而不用普通玻璃管的原因是高温时普通玻璃管会软化，石英管耐高温．
    ②使SiCl4从装置B中逸出与H2充分混合，应采取的措施是对B装置进行水浴加热．为防止空气污染，含有SiCl4的尾气要通入盛有NaOH溶液的烧杯中，反应的化学方程式是SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O．
    ③为保证制备纯硅实验的成功，除检查实验装置的气密性，控制好反应温度、进行尾气处理外，还应对该装置进行的改进是在A与B之间连接一盛有浓硫酸的洗气瓶或盛有碱石灰的干燥管．如果只按如图装置进行实验，装置B中除产生气泡和液面下降外，还可观察到的现象是B中液面上方产生少量白雾，液体中有少量白色胶状物生成．
    ④为鉴定产品中是否含有少量铁单质，某同学将试样用稀盐酸溶解．取上层清液，选取现有的下列试剂进行实验，其中最适宜是c．
    a．碘水         b．KSCN溶液       c．NaOH溶液       d．Na2SO3溶液．

    分析 高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑，粗硅与干燥的Cl2反应制得SiCl4：Si+2C12$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl4，高温下制得纯硅：SiCl4+2H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+4HCl，
    （1）SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑中C元素化合价由0价变为+2价、Si元素化合价由+4价变为0价，得电子化合价降低的反应物是氧化剂、失电子化合价升高的反应物是还原剂；
    （2）过程Ⅱ中的Cl2用电解饱和食盐水制备，用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子；
    水蒸气冷凝后减少了进入浓硫酸的水量，同时能减少放出的热量；
    ①由于H2还原SiCl4的实验是在某些方面1000-1100℃的高温下进行的，在此温度下普通玻璃管会软化；
    ②SiCl4沸点低（57.6），使SiCl4从装置B中逸出与H2充分混合，应该使四氯化硅转化为气体；尾气中含有SiCl4，能与NaOH反应生成硅酸钠、NaCl和水；
    ③SiCl4在潮湿的空气中能发生水解反应，为防止四氯化硅水解，需要使用干燥的氯气；四氯化硅水解生成HCl而产生白雾，液体中产生白色胶状物质；
    ④Fe和稀盐酸反应生成亚铁离子，亚铁离子能和NaOH反应生成白色沉淀，且该白色沉淀不稳定，易被氧化生成红褐色沉淀．

    解答 解：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑，粗硅与干燥的Cl2反应制得SiCl4：Si+2C12$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl4，高温下制得纯硅：SiCl4+2H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+4HCl，
    （1）SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑中C元素化合价由0价变为+2价、Si元素化合价由+4价变为0价，得电子化合价降低的反应物是氧化剂、失电子化合价升高的反应物是还原剂，二氧化硅是氧化剂、C是还原剂，则氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2，故答案为：1：2；
    （2）过程Ⅱ中的Cl2用电解饱和食盐水制备，用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，反应方程式为2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑；
    水蒸气冷凝后减少了进入浓硫酸的水量，从而保持浓硫酸持续的吸水性，同时能减少放出的热量，
    故答案为：2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑；使水蒸气冷凝，减少进入浓硫酸的水量，保持持续的吸水性，同时减少了放出的热量；
    ①由于H2还原SiCl4的实验是在某些方面1000-1100℃的高温下进行的，在此温度下普通玻璃管会软化，石英玻璃耐高温，所以用石英管而不用普通玻璃管，故答案为：高温时普通玻璃管会软化，石英管耐高温；
    ②SiCl4沸点低（57.6），使SiCl4从装置B中逸出与H2充分混合，应该使四氯化硅转化为气体，所以对B装置进行水浴加热；尾气中含有SiCl4，能与NaOH反应生成硅酸钠、NaCl和水，反应方程式为SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O，
    故答案为：对B装置进行水浴加热；SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O；
    ③SiCl4在潮湿的空气中能发生水解反应，为防止四氯化硅水解，需要使用干燥的氯气，所以需要在A与B之间连接一盛有浓硫酸的洗气瓶或盛有碱石灰的干燥管；四氯化硅水解生成HCl而产生白雾，同时生成难溶性的硅酸而导致液体中产生白色胶状物质，
    故答案为：在A与B之间连接一盛有浓硫酸的洗气瓶或盛有碱石灰的干燥管；B中液面上方产生少量白雾，液体中有少量白色胶状物生成；
    ④Fe和稀盐酸反应生成亚铁离子，亚铁离子能和NaOH反应生成白色沉淀，且该白色沉淀不稳定，易被氧化生成红褐色沉淀，碘水、亚硫酸钠和KSCN都不与亚铁离子反应，没有明显选项，故选c．

    点评 本题以Si及其化合物为载体考查物质制备，为高频考点，侧重考查学生分析及获取信息利用信息解答问题能力，明确流程图中发生的反应及物质性质是解本题关键，注意题干中关键词“SiCl4熔点为-70℃，沸点57.6℃，在潮湿的空气中能发生水解反应”，充分利用关键词解答问题，题目难度不大．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    9．相对分子质量为M的气态化合物V L（标准状况下），溶于m g水中，得到质量分数为w 的溶液，物质的量浓度为c mol/L，密度为d g/mL，则下列说法不正确的是（　　）
    A．相对分子质量 M=$\frac{22.4mw}{[（1-w）V]}$B．物质的量浓度 c=$\frac{1000dV}{（MV+22.4m）}$
    C．溶质的质量分数 w=$\frac{MV}{22.4m}$D．溶液密度 d=$\frac{cM}{1000w}$

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    10．二氧化氯是一种广谱杀菌消毒剂，有众多的用途，工业上制取二氧化氯的化学方程式如下：2NaClO3+2NaCl+2H2SO4→2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2Na2SO4
    完成下列计算：
    （1）0.2mol NaClO3完全反应，得到气体的体积为6.72L（标准状况）．
    （2）将27.0g ClO2溶于水得0.5L溶液，则ClO2的物质的量浓度为0.8mol/L．
    （3）为使上述反应产生的Cl2转化为ClO2，将得到的混合气体和NaClO2反应，反应方程式为：2NaClO2+Cl2→2ClO2+2NaCl
    假设NaClO3的转化率为90%，Cl2的转化率为95%
    计算由0.2mol NaClO3最终可制得的ClO2的质量（保留两位小数）．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    7．芳香族羧酸通常用芳香烃的氧化来制备．芳香烃的苯环比较稳定，难于氧化，而环上的支链不论长短，在强烈氧化时，最终都氧化成羧基．某同学用甲苯的氧化反应制备苯甲酸．反应原理：
    反应试剂、产物的物理常数：
    名称相对分子质量性状熔点沸点密度溶解度
    水乙醇乙醚
    甲苯92无色液体易燃易挥发-95110.60.8669不溶∞∞
    苯甲酸122白色片状或针状晶体122.42481.2659微溶易溶易溶
    主要实验装置和流程如下：

    实验方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中，在100℃时，反应一段时间，再停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯．

    （1）仪器K的名称为安全瓶．无色液体A的结构简式为．操作Ⅱ为蒸馏．
    （2）如果滤液呈紫色，要先加亚硫酸氢钾，然后再加入浓盐酸酸化，加亚硫酸氢钾的目的是除去未反应的高锰酸钾氧化剂，否则用盐酸酸化时会发生盐酸被高锰酸钾所氧化，产生氯气．
    （3）下列关于仪器的组装或者使用正确的是ABD．
    A．抽滤可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀
    B．安装电动搅拌器时，搅拌棒下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触
    C．抽滤结束后，为防止倒吸，应先关闭水龙头，再断开真空系统与过滤系统的连接
    D．冷凝管中水的流向是下进上出
    （4）除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入NaOH溶液，分液，水层再加入浓盐酸酸化，然后抽滤，干燥即可得到苯甲酸．
    （5）纯度测定：称取1.220g产品，配成100ml溶液，取其中25.00ml溶液，进行滴定，消耗KOH物质的量为2.4×10-3mol．产品中苯甲酸质量分数为96%．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    14．现将一定量N2O4和NO2的混合气体通入体积为2L的恒温恒容密闭玻璃容器中，发生反应：2NO2（g）?N2O4（g）；△H＜0，各物质浓度随时间变化关系如图．

    （1）图中曲线Y（填“X”或“Y”）表示c（N2O4）随时间的变化．
    （2）图中b点的平衡常数K的值为0.9
    （3）其他条件不变，若起始时向该容器中通入0.4mol N2O4和0.2mol NO2，则v正＞v逆（填“＞”、“=”或“＜”）；若升温该反应的平衡常数K增大（填“增大”、“减小”或“不变”），判断理由是N2O4分解为NO2是吸热反应，温度升高，平衡右移，平衡常数增大．
    （4）25min时，改变的外界条件是增大NO2的浓度，图象中a、b、c、d四点中的c点体系颜色最深．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    4．由下列数据计算RbF的晶格能．
    ①Rb（s）═Rb（g）△H1=+78kJ•mol-1
    ②Rb（g）-e-═Rb+（g）△H2=+402kJ•mol-1
    ③F2（g）═2F（g）△H3=+160kJ•mol-1
    ④F（g）+e-═F-（g）△H4=-350kJ•mol-1
    ⑤2Rb（s）+F2（g）═2RbF（s）△H5=-1104kJ•mol-1．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    11．下列离子方程式正确的是（　　）
    A．金属钠与水反应：Na+H2O═Na++H2
    B．氯化铵溶液显酸性的原因：NH4++H2O═NH3•H2O+H+
    C．AICl3溶液中加入足量氨水：Al3++4NH3•H2O═AlO2-+4NH4+2H2O
    D．氯化铁溶液中滴加少量的硫化氢溶液：2Fe3++H2S═2Fe2++S+2H+

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    8．红没药醇是春黄菊花中的活性成分，具有消炎的作用，其结构如图所示．下列有关红没药醇的说法错误的是（　　）
    A．分子式为C15H26OB．能和NaHCO3溶液反应生成CO2
    C．不能使酸性高锰酸钾溶液褪色D．能与乙酸发生取代反应

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    20．H2O2既可以作氧化剂，又可以作还原剂．现在H2O2溶液中加入用硫酸酸化的KMnO4溶液，紫红色的KMnO4溶液变成了无色．该反应体系中共七种物质：O2、KMnO4、MnSO4．H2SO4、K2SO4、H2O、H2O2．
    （1）请将以上反应物与生成物分别填入以下空格内．

    （2）该反应中的还原剂是H2O2．
    （3）请将氧化剂与还原剂的化学式填入空格中，并用单线桥表示电子转移的数目．

    （4）如反应中电子转移了0.5mol，则产生的气体在标准状况下的体积为5.6L．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案