题目内容
【题目】氮化硅高温陶瓷材料是现代重要的结构陶瓷,因其有硬度大、熔点高、化学性质稳定等特点而受到广泛关注。工业上普遍用下列流程进行生产:
(1)SiO2和C反应除了得到粗硅外,还有可能得到一种硬度也很大的物质SiC,是生成粗硅还是生成该物质主要是由___决定的。
(2)反应①的条件是隔绝空气和____。
(3)写出制粗硅的反应的化学方程式____。
(4)写出硅与氢氧化钠溶液的离子方程式____。
(5)现在是用四氯化硅、氮气、氢气在稀有气体保护下加强热,得到纯度较高的氮化硅,其反应方程式为___。
【答案】C的用量 高温
【解析】
(1)C过量会发生后续C和Si的反应,导致生成物不同,据此解答;
(2)四氯化硅和氢气的反应需要高温条件,据此解答;
(3)制粗硅为碳高温下与二氧化硅的反应,据此解答;
(4)硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和氢气,据此解答;
(5)由题干信息可推知反应物和生成物,据此写出相应的化学方程式。
(1)如果碳足量生成的硅与碳继续反应生成硬度也很大的物质碳化硅,所以生成粗硅还是生成SiC主要是由C的用量决定;
故答案为:C的用量;
(2)四氯化硅和氢气的反应还需要高温条件, 所以反应①的条件是隔绝空气和高温;
故答案为:高温;
(3)制粗硅的反应的化学方程式为:;
故答案为:;
(4)硅与氢氧化钠溶液的离子方程式为: ;
故答案为:;
(5)用四氯化硅、氮气、氢气在稀有气体保护下加强热,得到纯度较高的氮化硅,其反应方程式为。
【题目】将H2S转化为可再利用的资源是能源研究领域的重要课题。
(1)H2S的转化
Ⅰ | 克劳斯法 |
|
Ⅱ | 铁盐氧化法 | |
Ⅲ | 光分解法 |
① 反应Ⅰ的化学方程式是________。
② 反应Ⅱ:____+ 1 H2S ==____Fe2+ + ____S↓ + ____(将反应补充完整)。
③ 反应Ⅲ体现了H2S的稳定性弱于H2O。结合原子结构解释二者稳定性差异的原因:_______。
(2)反应Ⅲ硫的产率低,反应Ⅱ的原子利用率低。我国科研人员设想将两个反应耦合,实现由H2S高效产生S和H2,电子转移过程如图。
过程甲、乙中,氧化剂分别是______。
(3)按照设计,科研人员研究如下。
① 首先研究过程乙是否可行,装置如图。经检验,n极区产生了Fe3+,p极产生了H2。n极区产生Fe3+的可能原因:
ⅰ.Fe2+ - e- = Fe3+
ⅱ.2H2O -4e-=O2 +4H+,_______(写离子方程式)。经确认,ⅰ是产生Fe3+的原因。过程乙可行。
② 光照产生Fe3+后,向n极区注入H2S溶液,有S生成,持续产生电流,p极产生H2。研究S产生的原因,设计如下实验方案:______。 经确认,S是由Fe3+氧化H2S所得,H2S不能直接放电。过程甲可行。
(4)综上,反应Ⅱ、Ⅲ能耦合,同时能高效产生H2和S,其工作原理如图。
进一步研究发现,除了Fe3+/Fe2+ 外,I3-/I- 也能实现如图所示循环过程。结合化学用语,说明I3-/I- 能够使S源源不断产生的原因:________。
【题目】以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为:
物质 | V2O5 | V2O4 | K2SO4 | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 |
质量分数/% | 2.2~2.9 | 2.8~3.1 | 22~28 | 60~65 | 1~2 | <1 |
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:
回答下列问题:
(1)“酸浸”时V2O5转化为VO2+,反应的离子方程式为___________,同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是__________________。
(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+,则需要氧化剂KClO3至少为______mol。
(3)“中和”作用之一是使钒以V4O124形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_______。
(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:4ROH+ V4O124R4V4O12+4OH(以ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈_____性(填“酸”“碱”“中”)。
(5)“流出液”中阳离子最多的是________。
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。