题目内容
【题目】加热条件下,硅单质和HCl反应生成SiHCl3是粗硅提纯的重要步骤.某小组设计如图所示装置完成上述转化(夹持装置略去). ![]()
已知:SiHCl3的沸点为33.0°C,易溶于有机溶剂,能与水剧烈反应,在空气中易被氧化,CCl4的沸点为76.8°C.
请回答:
(1)仪器a的名称为;导管g的作用为;
(2)装置A中,浓硫酸体现的性质为;实验时,需先打开分液漏斗活塞,一段时间后,在点燃C处酒精灯,理由是;
(3)装置C中发生反应的化学方程式为;
(4)装置D中所得的液态混合物的分离方法为 . (填操作名称)
(5)反应后的气体通过装置F中的NaOH溶液后,对逸出气体的处理方法为;
(6)SiHCl3在潮湿的空气中被氧化,生成一种氧化物和一种无氧酸,该反应的化学方程式为
【答案】
(1)蒸馏烧瓶;平衡压强,使浓硫酸容易滴加(或其它合理答案)
(2)吸水性;排尽装置中的空气,避免SiHCl3与空气中的水蒸气反应和被O2氧化
(3)Si+3HCl
SiHCl3+H2
(4)蒸馏
(5)点燃(或气囊收集)
(6)2SiHCl3+O2+2H2O═2SiO2+6HCl
【解析】解:(1)仪器a是具有支管的烧瓶,为蒸馏烧瓶,装置A中的b导管是为了平衡压强的作用,使分液漏斗中的液体浓硫酸顺利流下,
故答案为:蒸馏烧瓶;平衡压强,使浓硫酸容易滴加(或其它合理答案);(2)装置A,蒸馏烧瓶中盛放浓盐酸,分液漏斗中盛放浓硫酸,利用浓硫酸的吸水性以及氯化氢的挥发性,打开分液漏斗活塞,从A中排出氯化氢气体,SiHCl3的沸点为33.0°C,易溶于有机溶剂,能与水剧烈反应,在空气中易被氧化,实验时,需先打开分液漏斗活塞,一段时间后,在点燃C处酒精灯,排尽装置中的空气,避免SiHCl3与空气中的水蒸气反应和被O2氧化,
故答案为:吸水性; 排尽装置中的空气,避免SiHCl3与空气中的水蒸气反应和被O2氧化;(3)根据题干信息,硅单质和HCl反应生成SiHCl3可知,硅和氯化氢反应的方程式为:Si+3HCl
SiHCl3+H2 ,
故答案为:Si+3HCl
SiHCl3+H2;(4)SiHCl3的沸点为33.0°C,易溶于有机溶剂,制出的SiHCl3可能不纯,提纯SiHCl3的方法是利用其沸点较低,通过蒸馏的方法分离得到纯净的SiHCl3 ,
故答案为:蒸馏;(5)硅单质和HCl反应Si+3HCl
SiHCl3+H2 , 粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HCl
SiHCl3+H2;装置F中的氢氧化钠是为了吸收过量的氯化氢,通过装置F后,剩余气体为氢气,氢气燃烧生成水,可通过点燃或气囊收集处理,
故答案为:点燃(或气囊收集);(6)硅的稳定氧化物为二氧化硅,SiHCl3在潮湿的空气中被氧化,生成一种氧化物为二氧化硅,根据原子守恒可知一种无氧酸为氯化氢,所以该反应的化学方程式为:2SiHCl3+O2+2H2O═2SiO2+6HCl,
故答案为:2SiHCl3+O2+2H2O═2SiO2+6HCl.
粗硅提纯:装置A,蒸馏烧瓶中盛放浓盐酸,分液漏斗中盛放浓硫酸,利用浓硫酸的吸水性以及氯化氢的挥发性,打开分液漏斗活塞,从A中排出氯化氢气体,排尽装置中的空气,装置B,对氯化氢气体进行干燥,装置C,粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HCl
SiHCl3+H2;装置F中的氢氧化钠是为了吸收过量的氯化氢,装置E防止F中的水蒸气进入装置D与SiHCl3发生反应,装置D收集SiHCl3 , 通过装置F后,剩余气体为氢气,可通过点燃或气囊收集处理. (1)根据仪器a的特征以及常见仪器的名称解答,装置A中的b导管是为了平衡压强的作用;(2)浓硫酸具有吸水性,氯化氢易挥发,SiHCl3能与水剧烈反应,在空气中易被氧化;(3)硅和氯化氢在加热的条件下反应生成和三氯硅烷和氢气;(4)得到的产物沸点不同,可以控制沸点通过蒸馏的方法得到SiHCl3;(5)反应后的气体为氢气,氢气具有可可燃性,可通过燃烧或气囊收集的方法处理尾气;(6)SiHCl3在潮湿的空气中被氧化,生成一种氧化物为二氧化硅,一种无氧酸根据原子守恒可知为氯化氢.
【题目】废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn、Cu总含量约为99%)回收铜并制备ZnO的部分实验过程如下:
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(1)①铜帽溶解时加入H2O2的目的是_______________(用化学方程式表示)。
②铜帽溶解后需将溶液中过量H2O2除去。除去H2O2的简便方法是_________________。
(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物)含量,实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。实验操作为:准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节pH=3~4,加入过量KI,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中的离子方程式如下:2Cu2++4I-=2CuI(白色)↓+I2、I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
①滴定选用的指示剂为________________,滴定终点观察到的现象为________________。
②若滴定前溶液中H2O2没有除尽,所测定的Cu2+的含量将会______________(填“偏高”“偏低”“不变”)。
(3)已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol/L计算)
开始沉淀的pH | 完全沉淀的pH | |
Fe3+ | 1.1 | 3.2 |
Fe2+ | 5.8 | 8.8 |
Zn2+ | 5.9 | 8.9 |
实验中可选用的试剂:30% H2O2、1.0 mol·L-1HNO3、1.0 mol·L-1 NaOH。
由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为:①向滤液中加入30%的H2O2使其充分反应;
②滴加1.0 moL/L的氢氧化钠,调节pH约为_________________,使Fe3+沉淀完全;
③过滤;
④向滤液中滴加1.0 moL/L的氢氧化钠,调节pH约为________,使Zn2+沉淀完全;
⑤____________________________;
⑥900℃煅烧。