题目内容
多晶硅是太阳能光伏产业的重要原料。
(1)由石英砂可制取粗硅,其相关反应的热化学方程式如下:
①反应SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)的△H= kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。
②SiO是反应过程中的中间产物。隔绝空气时,SiO与NaOH溶液反应(产物之一是硅酸钠)的化学方程式是 。
(2)粗硅提纯常见方法之一是先将粗硅与HCl制得SiHCl3,经提纯后再用H2还原:SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)不同温度及不同n(H2)/n(SiHCl3)时,反应物X的平衡转化率关系如图;
①X是 (填“H2”、“SiHCl3”)。
②上述反应的平衡常数K(1150℃) K(950℃)(选填“>”、“<”、“=”)
(3)SiH4(硅烷)法生产高纯多晶硅是非常优异的方法。
①用粗硅作原料,熔盐电解法制取硅烷原理如图10,电解时阳极的电极反应式为 。
②硅基太阳电池需用N、Si两种元素组成的化合物Y作钝化材料,它可由SiH4与NH3混合气体进行气相沉积得到,已知Y中Si的质量分数为60%,Y的化学式为 。
(1)①2a+b ② SiO+2NaOH=Na2SiO3+H2↑
(2)①SiHCl3 ②>
(3)Si - 4e- + 4H- = SiH4↑ Si3N4
解析试题分析:(1)方程式中上式乘2加下式即得;(2)根据氧化还原反应化合价升降确定还原产物为H2, SiO+2NaOH=Na2SiO3+H2↑;(3)随着横坐标数值增大,氢气的含量增大,X转化率增大,所以该物质是SiHCl3;相同比值时,温度越高,SiHCl3转化率越大,故正反应为吸热反应,温度越高K值越大;(3)电解时粗硅溶解结合介质中的H-,故为Si - 4e- + 4H- = SiH4↑;根据质量关系计算物质的量关系确定化学式。
考点:考查化学反应原理中反应热的计算、平衡移动判断、电化学知识等有关问题。
能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。因此甲醇被称为21世纪的新型燃料。
(1)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(g) △H= -1275.6 kJ·mol—1
②H2O(l) H2O(g) △H="+" 44.0 kJ.mo—1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式 。
(2)工业上用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。图1表示反应中能量的变化;图2表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化图。
①在“图1”中,曲线 (填“a”或“b”)表示使用了催化剂。
②能判断该反应在“图2”所在条件下是否已达化学平衡状态的依据是 。(双选)
A.容器中压强不变 | B.体系的密度不随时间改变 |
C.v正(H2)=2v逆(CH3OH) | D.CO与H2的物质的量的比不随时间改变 |
④请在“图3”中画出平衡时甲醇百分含量(纵坐标)随温度(横坐标)变化的曲线,要求画压强不同的2条曲线(在曲线上标出P1、P2,且P1<P2)。
(3)CaSO4是一种微溶物质,已知Ksp(CaSO4)=9.10×10-6。现将c mol·L-1 CaCl2溶液与2.00×10-2 mol·L-1 Na2SO4溶液等体积混合生成沉淀,则c的最小值是 (结果保留3位有效数字)。
常温下钛的化学活性很小,在较高温度下可与多种物质反应。
(1)工业上由金红石(含TiO2大于96%)为原料生产钛的流程如下:
① 沸腾氯化炉中发生的主要反应为: 。
②已知:Ti(s) +2Cl2(g)=TiCl4(l) ΔH=a kJ·mol-1;
2Na(s) +Cl2(g)=2NaCl(s) ΔH=b kJ·mol-1;
Na(s)=Na(l) ΔH=c kJ·mol-1;
则TiCl4(l) +4Na(l)=Ti(s) +4NaCl(s) ΔH= kJ·mol-1。
③ TiCl4遇水强烈水解,写出其水解的化学方程式 。
(2)TiO2直接电解法生产钛是一种较先进的方法,电解质为熔融的氯化钙,原理如图所示,二氧化钛电极连接电 极,该极电极反应为: 。但此法会产生有毒气体,为减少对环境的污染,在电池中加入固体氧离子隔膜(氧离子能顺利通过),将两极产物隔开,再将石墨改为金属陶瓷电极,并通入一种还原性气体,该气体是 。
(3)海绵钛可用碘提纯,原理为:,下列说法正确的是 。
A.该反应正反应的ΔH>0 |
B.在不同温度区域,TiI4的量保持不变 |
C.在提纯过程中,I2 的作用是将粗钛从低温区转移到高温区 |
D.在提纯过程中,I2 可循环利用 |
某实验小组用0.50 mol·L-1NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液进行中和热的测定。
Ⅰ.配制0.50 mol·L-1NaOH溶液
(1)若实验中大约要使用470 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体 g。
(2)从图中选择称量NaOH固体所需要的仪器是(填字母): 。
名称 | 托盘天平 (带砝码) | 小烧杯 | 坩埚钳 | 玻璃棒 | 药匙 | 量筒 |
仪器 | ||||||
序号 | a | b | c | d | e | f |
Ⅱ.测定中和热
(1)实验桌上备有烧杯(大、小两个烧杯)、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、盐酸、NaOH溶液,尚缺少的实验玻璃用品是 。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数据如下表。
①请填写下表中的空白:
实验 次数 | 起始温度t1/℃ | 终止温度 t2/℃ | 温度差平均值 (t2-t1)/℃ | |||
H2SO4 | NaOH | 平均值 | ||||
1 | 26.2 | 26.0 | 26.1 | 30.1 | | |
2 | 27.0 | 27.4 | 27.2 | 33.3 | | |
3 | 25.9 | 25.9 | 25.9 | 29.8 | | |
4 | 26.4 | 26.2 | 26.3 | 30.4 | |
②近似认为0.50 mol·L-1NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液的密度都是1 g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=“4.18”J/(g·℃)。则中和热ΔH= (取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与57.3 kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是(填字母) 。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
C.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
D.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
在密闭容器中进行反应:X(g)+3Y(g)2Z(g),有关下列图像的说法正确的是
A.依据图a可判断正反应为吸热反应 |
B.在图b中,虚线可表示压强增大 |
C.若正反应的ΔH<0,图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动 |
D.由图d中气体平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的ΔH>0 |