题目内容

5．氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一，氮化硅陶瓷可做燃气轮机的燃烧室、机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道及阀门、永久性模具、钢水分离环等．制备氮化硅可将硅粉放在氮气中加热至1000℃左右直接氮化制得，实验室制备氮化硅装置示意图如图1：

回答下列问题：
（1）检查装置气密性的方法是在仪器D的出气口连接导管，将导管的末端插入水槽中的水中，用酒精灯轻轻加热圆底烧瓶，若导管口有气泡冒出且停止加热后，在导管中形成一段水柱，说明装置气密性良好，a仪器的名称是分液漏斗
（2）写出NaNO2和（NH4）2SO4反应制备氮气的化学方程式2NaNO2+（NH4）2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N2↑+Na2SO4+4H2O；
（3）装置B的作用是除去氧气（及氮氧化物），装置C的作用是除去水蒸气；
（4）已知氮化硅的化学性质稳定，但常温下易溶于氢氟酸溶液生成一种白色的胶状沉淀和一种盐，请写出此化学反应方程式：Si3N4+4HF+9H2O=3H2SiO3↓+4NH4F；
（5）实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图2所示（省略夹持和净化装置）．仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是D
选项a物质b物质c收集的气体d中的物质
A浓氨水NaOHNH3H2O
B浓硫酸Na2SO3SO2澄清石灰水
C稀硝酸FeNO2H2O
D浓盐酸KMnO4Cl2NaOH溶液

分析 （1）根据压强差产生的现象判断气密性，根据装置图可知仪器的名称；
（2）NaNO2和（NH4）2SO4反应生成氮气、硫酸钠与水，配平书写方程式；
（3）装置内含有氧气、反应生成的气体中可能含有氮的氧化物，装置B除去氧气（及氮氧化物）、C干燥氮气；
（4）氮化硅溶于氢氟酸溶液生成一种白色的胶状沉淀为硅酸，根据元素守恒确定另一种产物；
（5）A．氨气密度比空气小；
B．澄清石灰水浓度较小；
C．铁与稀硝酸反应产生的气体为NO，一氧化氮难溶于水；
D．浓盐酸和高锰酸钾反应生成氯气．

解答 解：（1）根据压强差产生的现象判断气密性，具体操作为在仪器D的出气口连接导管，将导管的末端插入水槽中的水中，用酒精灯轻轻加热圆底烧瓶，若导管口有气泡冒出且停止加热后，在导管中形成一段水柱，说明装置气密性良好，由图中仪器结构可知，a为分液漏斗，
故答案为：在仪器D的出气口连接导管，将导管的末端插入水槽中的水中，用酒精灯轻轻加热圆底烧瓶，若导管口有气泡冒出且停止加热后，在导管中形成一段水柱，说明装置气密性良好；分液漏斗；
（2）NaNO2和（NH4）2SO4反应生成氮气、硫酸钠与水，配平后方程式为：2NaNO2+（NH4）2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N2↑+Na2SO4+4H2O，
故答案为：2NaNO2+（NH4）2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N2↑+Na2SO4+4H2O；
（3）装置内含有氧气、反应生成的气体中可能含有氮的氧化物，装置B除去氧气（及氮氧化物）、C干燥氮气，防止对D装置反应的影响，
故答案为：除去氧气（及氮氧化物）；除去水蒸气；
（4）氮化硅溶于氢氟酸溶液生成一种白色的胶状沉淀为硅酸，元素守恒确定另一种产物为NH4F，则反应的方程式为：Si3N4+4HF+9H2O=3H2SiO3↓+4NH4F；
故答案为：Si3N4+4HF+9H2O=3H2SiO3↓+4NH4F；
（5）A．氨气密度比空气小，集气瓶中导管应短进长出，故A错误；
B．澄清石灰水浓度较小，不能用来处理尾气，故B错误；
C．铁与稀硝酸反应产生的气体为NO，一氧化氮难溶于水，不能用溶液吸收，故C错误；
D．浓盐酸和高锰酸钾反应生成氯气，氯气可用氢氧化钠吸收，故D正确；
故选D．

点评 本题考查了制备方案设计，题目难度中等，侧重于考查学生的实验探究能力，注意把握硅及其化合物的性质，明确实验目的和实验原理是解题的关键．

练习册系列答案
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（2）下列事实可用于比较C与P两种元素非金属性相对强弱的是b（填字母）．
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①已知：常温下，反应Ⅱ中每吸收1.7g H2S气体，反应放出热量4.76kJ，则该反应的热化学方程式为H2S（g）+2NaOH（aq）=Na2S（aq）+H2O（l）△H=-95.2KJ/mol②已知M溶液中硫元素的主要存在形式为S2O32-，则反应Ⅲ中生成S2O32-的离子方程式为2S2-+5H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$S2O32-+4H2↑+2OH-．
③如图是反应Ⅲ中，在不同反应温度下，反应时间与H2产量的关系（Na2S初始含量为3mmol）．由图象分析可知，a点时M溶液中除S2O32-外，还有SO42-（填含硫微粒的离子符号）．
5．已知某混合物中含有A单质及与化合物B，在一定条件下可按图所示发生转化．

请回答：
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在除去不溶性杂质后，结晶析出FeSO4•7H2O时，为保持较高的酸度不能加水，其原因可能为BC．
A．防止Fe2+被氧化
B．防止Ti（SO4）2水解
C．减少FeSO4•7H2O的溶解量
D．减少Ti（SO4）2的溶解量
（2）在除去杂质后，又需加大量水稀释以降低酸度，同时加热以生成TiO（OH）2沉淀，过滤，将TiO（OH）2热分解即得钛白粉（TiO2）．除杂后加水稀释和加热的目的是促进Ti（SO4）2水解． 
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17．锌锰废电池可回收锌、锰元素生产硫酸锌及碳酸锰，其中生产碳酸锰的主要工艺如下：

试回答下列问题：
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（2）原料锰粉粗品中主要成分为MnO2和炭，在过程①焙烧时反应的化学方程式为MnO2+C═MnO+CO↑，该反应的氧化产物是CO，每生成44.8L（标准状况下）气体时转移电子数为4NA．
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（4）已知三种离子沉淀的pH范围为Fe3+：2.7～3.7． Mn2+：8.6～10.1，Fe2+：7.6～9.6．下表是上述过程②中除去Fe2+的模拟操作方法，请完成下表内容：
实验操作离子方程式
步骤1：取少量滤液于试管中，加入过量酸化的H2O2溶液，振荡．
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
步骤2：将pH调到3.7～8.6，使Fe3+沉淀完全．Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+
14．700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）．反应过程中测定的部分数据见下表（表中t1＞t2），则下列说法正确的是（　　）
反应时间/minn（CO）/molH2O/mol
01.200.60
t10.80
t20.20
A．反应在t1min内的平均速率为v（H2）=0.40/t1mol•L-1•min-1
B．温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应
C．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率减小
D．保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH2O，到达平衡时，n（CO2）=0.40 mol
15．为测定NaOH、Na2C03混合物中Na2C03的质量分数，甲同学拟采用图（1）所示装置来测定．乙同学拟采用图（2）所示装置来测定．请回答下列问题：

（1）甲同学用图（1）装置来测定，在没有放样品前，检查该装置气密性的方法之一是从酸式滴定管向烧瓶中加入一定量的水，观察到注射器增大的体积与加入水的体积相等现象，证明此装量不漏气．实验时称得样品的质量为mg，酸式滴定管的起始读数为amL，终了读数为bmL，注射器测定排出的气体为c mL（已折算成标准状况），该样品中Na2C03的质量分数为（用含a、b、c、m的代数式表示）$\frac{53（c-b+a）}{11200m}$．
（2）本实验选用稀H2S04而未选用稀盐酸的原因是稀硫酸不易挥发，稀盐酸易挥发出氯化氢气体，产生误差．
（3）乙同学观察了甲同学的实验后很受启发，并发现自己的图（2）原实验设计方案会造成误差．其原因之一可能是C02在水中溶解度较大，引起测量气体体积减小．丙同学经思考后．建议乙同学将图（2）中某部分稍作改进，就可避免此种误差，写出你的改进方案将水换成饱和NaHCO3溶液，或在贮水瓶中的水面上加一层植物油都可防止CO2溶于水．
（4）丁同学提出将图（2）装置中量气装置去掉，只用反应装置和天平也能较准确地测出样品中Na2C03的质量分数，请你分析丁同学方案中，除了测定样品的质量，还需测定的另两个数据是反应前装有药品的整个装置的质量、反应后整个装置的质量．
（5）还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数，请简述一种与上述各方法不同的实验方法称量一定质量的样品配成溶液，加入足量的BaCl2溶液后得到沉淀，将沉淀进行过滤、洗涤、干燥、冷却、称量．由沉淀（BaCO3）质量计算出Na2CO3的质量，最后计算出Na2CO3的质量分数．

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