题目内容

【题目】单晶硅是信息产业中重要的基础材料。工业上可用焦炭与二氧化硅的混合物在高温下与氯气反应生成SiCl4和CO,SiCl4经提纯后用氢气还原得高纯硅。以下是实验室制备SiCl4的装置示意图。

实验过程中,石英砂中的铁、铝等杂质也能转化为相应氯化物,SiCl4、AlCl3、FeCl3遇水均易水解,有关物质的物理常数见右表:

物质

SiCl4

AlCl3

FeCl3

沸点/℃

57.7

-

315

熔点/℃

-70.0

-

-

华温度/℃

-

180

300

请回答下列问题:

(1)装置B中的试剂是____________,装置D的硬质玻璃管中发生反应的化学方程式是_______________。

(2)D、E间导管短且粗的原因是________________________。

(3)G中吸收尾气一段时间后,吸收液中肯定存在OH-、Cl-和SO42-。请设计实验,探究该吸收液中可能存在的其他酸根离子(忽略空气中CO2的影响)。

【提出假设】假设1:只有SO32-;假设2:既无SO32-也无ClO-;假设3:____________。

【设计方案,进行实验】可供选择的实验试剂有:3mol/L H2SO4、1mol/L NaOH、0.01 mol/L KMnO4、溴水、淀粉-KI、品红等溶液。

取少量吸收液于试管中,滴加3mol/L H2SO4至溶液呈酸性,然后将所得溶液分置于a、b、c三支试管中,分别进行下列实验。请完成下表:

序号

操 作

可能出现的现象

结论

①

向a试管中滴加几滴 溶液

若溶液褪色

则假设1成立

若溶液不褪色

则假设2或3成立

②

向b试管中滴加几滴 溶液

若溶液褪色

则假设1或3成立

若溶液不褪色

假设2成立

③

向c试管中滴加几滴 溶液

假设3成立

【答案】(1)饱和食盐水(2分)SiO2+2C+2Cl2SiCl4+2CO(2分)

(2)防止生成物中昀AlCl3、FeCl3等杂质凝结成固体堵塞导管(2分)

(3)【提出假设】假设3:只有ClO-(2分)

【设计方案,进行实验】①溴水(或0.01 mol/L KMnO4溶液)(1分)

②品红溶液(1分) ③淀粉-KI溶液(1分) 若溶液变为蓝色(1分)

【解析】

试题分析:(1)B、C中分别为饱和食盐水和浓硫酸用来除去氯气中的HCl和水蒸气;氯气经过除杂后在D中和SiO2 与C在加热条件下进行反应生成SiCl4和CO,反应化学方程式为SiO2+2C+2Cl2SiCl4+2CO;

(2)石英砂中的铁、铝等杂质也能转化为相应氯化物,若导管较细使杂质凝结成固体堵塞导管;

(3)由假设1和假设2得知,要检测的为SO32-和ClO-,故假设3为只有ClO-;又因为SO32-会使KMnO4和溴水褪色,并不与ClO-发生反应,故可以用来检测假设1,而SO32-和ClO-均具有漂白性,会使品红溶液褪色,故可以用来检测假设2;所有试剂中ClO-可以氧化KI使其生成I2,在淀粉溶液中显蓝色,可以用来检测假设3。

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根据元素周期表中第四周期元素的相关知识,回答下列问题:

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(2)按电子排布,可将周期表里的元素划分成五个区域,第四周期元素中属于s区的元素有_________种,属于d区的元素有____________种。

(3)CaO晶胞如下图所示,CaO晶体中Ca2+的配位数为____________;

(4)由叠氮化钾(KN3)热分解可得纯N2:2KN3(s)=2K(l)+3N2(g),下列有关说法正确的是________(填选项字母)。

A.NaN3与KN3结构类似,前者晶格能较小

B.晶体钾的晶胞结构如图所示:,每个晶胞中分摊2个钾原子

C.氮的第一电离能大于氧

D.氮气常温下很稳定,是因为氮的电负性小

(5)二氧化钛(TiO2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂。O2在其催化作用下,可将CN-氧化成CNO-。CN-的电子式为___________,CNO-的中心原子的杂化方式为___________。

(6)在CrCl3溶液中,一定条件下存在组成为[CrCln(H2O)6-n]x+(n和x均为正整数)的配离子,将其通过氢离子交换树脂(R-H),可发生离子交换反应:

[CrCln(H2O)6-n]x++xR-H→Rx[CrCln(H2O)6-n]+xH+。

将含0.0015mol[CrCln(H2O)6-n]x+的溶液,与R-H完全交换后,中和生成的H+需浓度为0.1200 mol/LNaOH溶液25.00 mL,则该配离子的化学式为_____________________。

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