5.硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料.锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法,该制备过程示意如下:

(1)焦炭在过程Ⅰ中作还原剂.
(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{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑.
(3)整个制备过程必须严格控制无水.
①SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸,反应的化学方程式是SiCl4+2H2O═SiO2+4HCl.
②干燥Cl2时,从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑,需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃,然后再通入到浓H2SO4中.冷却的作用是使水蒸气冷凝减少进入浓硫酸的水量保持持续的吸水性并降低放出的热量.
(4)Zn还原SiCl4的反应如下:
反应1:400℃~756℃,SiCl4(g)+2Zn(l) Si(s)+2ZnCl2(l)△H1<0
反应2:756℃~907℃,SiCl4(g)+2Zn(l) Si(s)+2ZnCl2(g)△H2<0
反应3:907℃~1410℃,SiCl4(g)+2Zn(g) Si(s)+2ZnCl2(g)△H3<0
①对于上述三个反应,下列说法合理的是bcd.
a.升高温度会提高SiCl4的转化率      b.还原过程需在无氧的气氛中进行
c.增大压强能提高反应的速率         d.Na、Mg可以代替Zn还原SiCl4
②实际制备过程选择“反应3”,选择的理由是温度高反应速率快;与前两个反应比较更易于使硅分离使化学平衡向右移动提高转化率.
③已知Zn(l)═Zn(g)△H=+116KJ/mol.若SiCl4的转化率均为90%,每投入1mol SiCl4,“反应3”比“反应2”多放出208.8kJ的热量.
(5)用硅制作太阳能电池时,为减弱光在硅表面的反射,采用化学腐蚀法在其表面形成粗糙的多孔硅层.腐蚀剂常用稀HNO3和HF的混合液.硅表面首先形成SiO2,最后转化为H2SiF6.用化学方程式表示SiO2转化为H2SiF6的过程SiO2+6HF═H2SiF6+2H2O.
4.晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HCl$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiHCl3+H2
③SiHCl3与过量H2在1000℃~1100℃反应制得纯硅
已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃.请回答下列问题:
(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑.
(2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃),提纯SiHCl3采用的方法为分馏.
(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):

①装置B中的试剂是浓硫酸.装置C中的烧瓶需要水浴加热,其目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3气化.
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是石英管的内壁附有灰黑色晶体,装置D不能采用普通玻璃管的原因是高温下,普通玻璃会软化,装置D中发生反应的化学方程式为SiHCl3+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+3HCl.
③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及先通一段时间H2,将装置中的空气排尽.
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是bd.
a.碘水     b.氯水       c.aOH溶液     d.KSCN溶液     e.Na2SO3溶液.
1.ClO2是一种广谱、高效的杀菌消毒剂,熔点为-59℃,沸点为11.0℃,不稳定,易溶于水.某研究小组在60℃时用硫铁矿还原氯酸钠制取并收集二氧化氯如图1.

(1)三颈烧瓶中加入NaClO3溶液、浓H2SO4,通入空气,温度为60℃时,通过固体加料器缓慢匀速加入硫铁矿粉末.反应开始时烧瓶内发生反应的离子方程式如下,请配平:
15 ClO3-+1 FeS2+14 H+=15 ClO2+1 Fe3++2 SO42-+7 H2O
(2)凝集装置B必须添加温度控制装置,应该是冰水浴装置.
(3)装置D的作用是检验ClO2是否吸收完全.
(4)反应后在装置C中可得NaClO2溶液.已知NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2•3H2O,在温度高于38℃时析出晶体是NaClO2.根据图2所示的NaClO2的溶解度曲线,请补充从NaClO2溶液中制得NaClO2晶体的操作步骤:
①蒸发结晶;②趁热过滤;③洗涤;④干燥.
(5)用水吸收ClO2可得到ClO2溶液.为测定所得溶液中ClO2的含量,进行了下列实验.
步骤1:准确量取ClO2溶液10mL,稀释成100mL试样,量取V1 mL试样加入到锥形瓶中.
步骤2:调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,静置片刻.
步骤3:加入淀粉指示剂,用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2mL.
(已知2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI)
①滴定过程中,至少须进行两次平行测定的原因是减小实验误差.
②原ClO2溶液的浓度为$\frac{135C{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L(用含字母的代数式表示).
20.某化学兴趣小组拟用图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色.提供化学药品:铁屑、稀硫酸、氢氧化钠溶液.
(1)稀硫酸应放在1中(填写仪器名称).
(2)本实验通过控制A、B、C三个开关,将仪器中的空气排尽后,再关闭开关B、打开开关AC就可观察到氢氧化亚铁的颜色.试分析实验开始时排尽装置中空气的理由防止生成的氢氧化亚铁被氧化
(3)在FeSO4溶液中加入(NH42SO4固体可制备摩尔盐晶体[(NH42SO4•FeSO4•6H2O](相对分子质量392),该晶体比一般亚铁盐稳定,不易被氧化,易溶于水,不溶于乙醇.
①为洗涤(NH42SO4•FeSO4•6H2O粗产品,下列方法中最合适的是D
A.用冷水洗                    B.先用冷水洗,后用无水乙醇洗
C.用30%的乙醇溶液洗          D.用90%的乙醇溶液洗
②为了测定产品的纯度,称取a g产品溶于水,配制成500mL溶液,用浓度为c mol•L-1的酸性KMnO4溶液滴定.每次所取待测液体积均为25.00mL,实验结果记录如下:
实验次数第一次第二次第三次
消耗高锰酸钾溶液体积/mL25.5225.0224.98
滴定过程中发生反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
滴定终点的现象是最后一滴滴入,溶液由无色变为浅紫色,且30s不变色
通过实验数据计算的该产品纯度为$\frac{980c}{a}$×100%(用字母ac表示).
上表中第一次实验中记录数据明显大于后两次,其原因可能是BC
A.实验结束时俯视刻度线读取滴定终点时酸性高锰酸钾溶液的体积
B.滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定结束无气泡
C.第一次滴定用的锥形瓶用待装液润洗过,后两次未润洗
D.该酸性高锰酸钾标准液保存时间过长,有部分变质,浓度降低.
19.草酸镍晶体(NiC2O4•2H2O)可用于制镍催化剂,某小组用废镍催化剂(成分为Al2O3、Ni、Fe、SiO2、CaO等)制备草酸镍晶体的部分实验流程如下如图1:

已知:①Ksp(CaF2)=1.46×10-10,Ksp(CaC2O4)=2.34×10-9
金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pH
Fe3+1.13.2
Fe2+5.88.8
Al3+3.05.0
Ni2+6.79.5
②相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1,.0mol•L-1计算).
(1)“粉碎”的目的是增大接触面积,加快反应速率,提高镍的浸出率.
(2)保持其他条件相同,在不同温度下对废镍催化剂进行“酸浸”,镍浸出率随时间变化如图2.“酸浸”的适宜温度与时间分别为c(填字母).
a.30℃、30min     b.90℃、150min       c.70℃、120min   d.90℃、120min
(3)证明“沉镍”工序中Ni2+已经沉淀完全的实验步骤及现象   是静置,在上层清液中继续滴加(NH42C2O4溶液,若不产生沉淀,则Ni2+已经沉淀完全.将“沉镍”工序得到的混合物过滤,所得固体用75%乙醇溶液洗涤、110℃下烘干,得草酸镍晶体.用75%乙醇溶液洗涤的目的是洗去(NH42SO4杂质、便于烘干、减少草酸镍晶体损失.
(4)在除铁和铝工序中,应先加入H2O2氧化,再加氢氧化镍调节pH值的范围为5.0≤pH<6.7.第2步中加入适量NH4F溶液的作用是除去杂质Ca2+
(5)将得到的草酸镍晶体在真空中加热至320℃分解可重新制得单质镍催化剂,写出该制备过程的化学方程式:NiC2O4•2H2O$\frac{\underline{\;320℃\;}}{\;}$Ni+2CO2↑+2H2O.
(6)已知废镍催化剂中镍的质量分数为5.9%,则100kg废镍催化剂最多可制得18.3kg草酸镍晶体(Ni:59,C:12,H:1,O:16).
18.高锰酸钾是一种用途广泛的强氧化剂,实验室制备高锰酸钾所涉及的化学方程式如下:MnO2熔融氧化:
3MnO2+KClO3+6KOH$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$ 3K2MnO4+KCl+3H2O;
K2MnO4歧化:3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3
已知K2MnO4溶液显绿色.请回答下列问题:
(1)MnO2熔融氧化应放在④中加热(填仪器编号).
①烧杯 ②瓷坩埚 ③蒸发皿 ④铁坩埚
(2)在MnO2熔融氧化所得产物的热浸取液中通入CO2气体,使K2MnO4歧化的过程在如图装置中进行,A、B、C、D、E为旋塞,F、G为气囊,H为带套管的玻璃棒.
①为了能充分利用CO2,装置中使用了两个气囊.当试管内依次加入块状碳酸钙和盐酸后,关闭旋塞B、E,微开旋塞A,打开旋塞C、D,往热K2MnO4溶液中通入CO2气体,未反应的CO2被收集到气囊F中.待气囊F收集到较多气体时,关闭旋塞A、C,打开旋塞B、D、E,轻轻挤压气囊F,使CO2气体缓缓地压入K2MnO4溶液中再次反应,未反应的CO2气体又被收集在气囊G中.然后将气囊G中的气体挤压入气囊F中,如此反复,直至K2MnO4完全反应.
②检验K2MnO4歧化完全的实验操作是用玻璃棒蘸取三颈烧瓶内的溶液点在滤纸上,若滤纸上只有紫红色痕迹,无绿色痕迹,表明反应已歧化完全.
(3)将三颈烧瓶中所得产物进行抽滤,将滤液倒入蒸发皿中,蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜为止,自然冷却结晶,抽滤,得到针状的高锰酸钾晶体.本实验应采用低温烘干的方法来干燥产品,原因是高锰酸钾晶体受热易分解.
(4)利用氧化还原滴定法进行高锰酸钾纯度分析,原理为:2MnO4-+5C2O42-+16H+═2Mn2++10CO2↑+8H2O现称取制得的高锰酸钾产品7.245g,配成500mL溶液,用移液管量取25.00mL待测液,用0.1000mol•L-1草酸钠标准溶液液进行滴定,终点时消耗标准液体积为50.00mL(不考虑杂质的反应),则高锰酸钾产品的纯度为87.23%(保留4位有效数字,已知M(KMnO4)=158g•mol-1).若移液管用蒸馏水洗净后没有用待测液润洗或烘干,则测定结果将偏小.(填“偏大”、“偏小”、“不变”)
 0  172609  172617  172623  172627  172633  172635  172639  172645  172647  172653  172659  172663  172665  172669  172675  172677  172683  172687  172689  172693  172695  172699  172701  172703  172704  172705  172707  172708  172709  172711  172713  172717  172719  172723  172725  172729  172735  172737  172743  172747  172749  172753  172759  172765  172767  172773  172777  172779  172785  172789  172795  172803  203614 

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