28.(15分)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、CO等杂质),粗硅与氧氧产业生成四氧氯化硅(反应温度450~500 ℃)四氧化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
![]()
相关信息如下:
a.因氯化硅遇水极易水解;
b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氧化钠接反应生成相应的氯化物;
c.有关物质的物理常数见下表:
|
物质 |
SiCl4 |
BCl3 |
AlCl3 |
FeCl3 |
PCl5 |
|
沸点/℃ |
57.7 |
12.8 |
- |
315 |
- |
|
熔点/℃ |
-70.0 |
-107.2 |
- |
- |
- |
|
升华温度/℃ |
- |
- |
180 |
300 |
162 |
请回答下列问题:
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式______________。
(2)装置A中g管的作用是______________;装置C中的试剂是____________;装置E中的h 瓶需要冷却的理由是______________。
(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过酒精(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏
后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是______________(填写元素符号)。
(4)为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素还原成Fe2+,再用KmnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式是:
5Fe2++MnO4-+8H+5===5Fe3++Mn2++4H2O
① 滴定前是否滴加指示剂?____________(填 “是”或“否”),请说明理由____________。
②某同学称取5.000g残留物后,所处理后在容量中瓶中配制成100 mL溶液,在取25.00 Mly试样溶液,用1.000×10-2mol·L-1KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00 mL,则残留物中铁元素的质量分数是________________。
27.(15分)超音速飞机在平流层飞行时,尾报中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和2CO2的化学方程式如下:
2NO+2CO
2CO2+N2
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:
|
时间/s |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
c(CO)/mol·L-1 |
1.00×10-3 |
4.50×10-4 |
2.50×10-4 |
1.50×10-4 |
1.00×10-4 |
1.00×10-4 |
|
c(CO)/ mol·L-1 |
3.60×10-3 |
3.05×10-3 |
2.85×10-3 |
2.75×10-3 |
2.70×10-3 |
2.70×10-3 |
请回答:以下各题(均不考虑温度变化对催化效率的影响):
(1)在上述条件下反应能够自发进行,则反应的ΔH 0(填写“>”、“<”、“=”)。
(2)前2s内的平均反应速度v(N2)= 。
(3)在该温度下,反应的平衡常数K= 。
(4)假设在容器中发生上述反应,达到平衡时下列能提高NO转化率的是( )
A.选用更有效的催化剂 B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
(5)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
|
实验编号 |
T/℃ |
NO初始浓度/ mol·L-1 |
CO初始浓度/ mol·L-1 |
催化剂的比表面积/ m2·g-1 |
|
Ⅰ |
280 |
1.20×10-3 |
5.80×10-3 |
82 |
|
Ⅱ |
350 |
|
|
124 |
|
Ⅲ |
350 |
|
|
124 |
①请在空格中填入剩余的实验条件数据。
②请在给出的坐标图中,画出上表中的三个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图,并标明各条曲线的实验编号。
![]()