科目: 来源: 题型:实验题
单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450~500 ℃),四氯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.四氯化硅遇水极易水解;
b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直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 |
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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高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅,同时得到一种可燃性气体;
②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si+3HClSiHCl3+H2);
③SiHCl3与过量的H2在1 100~1 200 ℃的温度下反应制得纯硅,已知SiHCl3能与水剧烈反应,在空气中易自燃。
请回答:
(1)第一步制取粗硅的化学反应方程式为 。
(2)粗硅与HCl气体反应完全后,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 。
(3)实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如图所示(加热和夹持装置略去):
①装置B中的试剂是 ,装置C中的烧杯需要加热,目的是 。
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是 ,装置D不能采用普通玻璃管的原因是 ,装置D中发生反应的化学方程式是 。
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 。
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节日期间因燃放鞭炮会引起空气中SO2含量增高,造成大气污染。某实验小组同学欲探究SO2的性质,并测定空气中SO2的含量。
(1)他们设计如下实验装置,请你参与探究,并回答问题:
①装置A1中发生反应的化学方程式为 ;
②装置B用于检验SO2的漂白性,其中所盛试剂为 ,装置D用于检验SO2的 性质;
③装置C中反应的离子方程式为 ;
④为了实现绿色环保的目标,甲同学欲用装置A2代替装置A1,你认为装置A2的优点是(写二点) 、 ;
(2)他们拟用以下方法测定空气中SO2含量(假设空气中无其他还原性气体)。
①你认为哪个装置可行(填序号) ,使用你所选用的装置测定SO2含量时,还需要测定的物理量是 ;
②你认为哪个装置不可行(填序号) ,说明理由 。
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安徽省从2013年12月1日零时起,车用汽油升级为“国Ⅳ”标准,对二氧化硫的排放有了大大的改善。已知SO2可以用Fe( NO3)3溶液吸收, 0.1mol/L的Fe(NO3)3溶液的pH=2。某学习小组据此展开如下相关探究:
【探究I】铜与浓硫酸的反应探究:
(l)取12.8g铜片于三颈烧瓶中,通N2一段时间后再加入20 mL 18 mol?L-1的浓硫酸,加热。装置A中有白雾(硫酸酸雾)生成,装置B中产生白色沉淀,充分反应后,烧瓶中仍有铜片剩余。
①该小组同学认为烧瓶中除有铜片剩余外还应有较多的硫酸剩余,其原因是: ___________________ 。
②该小组同学欲通过测定产生气体的量来求余酸的物质的量,设计了多种实验方案。下列方案不可行的是______ 。
A.将产生的气体缓缓通过预先称量的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称重
B.将产生的气体缓缓通入足量硫酸酸化的高锰酸钾溶液后,再加入足量的BaCl2溶液,测量所得沉淀的质量
C.用排饱和NaHSO3溶液的方法测定其产生气体的体积(折算成标准状况)
【探究II】装置B中产生沉淀的原因探究:
(2)加入浓硫酸之前先通N2一段时间,其目的是____ 。
(3)经过讨论,该小组对装置B中产生沉淀的原因,提出下列猜想(不考虑各因素的叠加):
猜想1: 装置A中的白雾进入B参与反应
猜想2:SO2被Fe3+氧化为SO42-
猜想3: 。
(4)甲同学认为只要在装置A、B间增加洗气瓶C,就可以排除装置A中白雾影响,则C中盛放的试剂是 。
(5)乙同学取出少量装置B中清液,加入几滴酸性高锰酸钾,发现紫红色褪去,据此认为猜想2成立。你是否同意其结论?并说明理由: 。
【思考与交流】
(6)实验结束后,若使烧瓶中铜片继续溶解,下列方案(必要时可加热)可行的是 。
A.打开弹簧夹,通入O2 B.由分液漏斗加入H2O2溶液
C.由分液漏斗加入NaNO3溶液 D.由分液漏斗加入Na2SO4溶液
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化学实验有助于理解化学知识,提升科学素养。某学习小组在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关探究。
(1)已知发生装置如图所示。制备实验开始时,先检查装置气密性,接下来的操作依次是 (填序号)
A.往烧瓶中加入MnO2粉末
B.加热
C.往烧瓶中加入浓盐酸。
(2)该小组关于实验中可制得氯气体积(标准状况)的讨论正确的是
A.若提供0.4 mol HCl,MnO2不足量,则可制得氯气2.24 L
B.若提供0.4 mol HCl,MnO2过量,则可制得氯气2.24 L
C.若有0.4 mol HCl参与反应,则可制得氯气2.24 L
D.若有0.4 mol HCl被氧化,则可制得氯气2.24 L
(3)将Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子有________ (填微粒符号)
(4)下列收集Cl2的正确装置是________。
A B C D
(5)该小组利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对Cl2进行尾气处理。
①请完成吸收初期的化学方程式:Cl2+Na2SO3+2 NaOH= ________________
②吸收一段时间后,某同学取出2mL吸收后的溶液(强碱性)于试管中,充分振荡后向其中滴加3~4滴淀粉-KI溶液,发现溶液先变蓝,随即又褪去。溶液先变蓝,说明吸收后的溶液中存在 (填微粒符号),用离子方程式表示蓝色褪去的可能原因: 。
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某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行某些气体的制备、性质等实验(图中夹持装置有省略)。请按要求填空:
Ⅰ探究氯气与氨气的反应
(1)为制取干燥氨气,可将装置C与 (填装置编号)连接;装置C中的烧瓶内固体宜选用 。
a.碱石灰 b.氯化钙 c.五氧化二磷 d.生石灰
(2)装置A、E、E连接可制取纯净、干燥的氯气,则两个E装置内的药品依次是 。
(3)装置F可用于探究氯气与氨气(已知氯气与氨气可发生反应:3Cl2+2NH3=N2+6HCl)的反应。实验时打开弹簧夹1、3,关闭2,先向烧瓶中通入 ,然后关闭1、3,打开2,向烧瓶中缓慢通入一定量的另一种气体。实验一段时间后烧瓶内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结,请设计一个实验方案鉴定该固体中的阳离子 。
Ⅱ探究某些物质的性质
(4)利用装置A、E,可设计实验比较Cl-和Br-的还原性强弱,能证明结论的实验现象是 。
(5)若利用装置A、E进行乙烯与溴水反应的实验,写出反应的化学方程式 。
(6)将装置B、C分别与F相连后,进行H2S与SO2反应的实验。F的烧瓶中发生反应的化学方程式为 ;F的烧杯所起的作用是 。
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某化学小组设计如图实验装置
(1)若装置A中的固体药品为KClO3,则写出离子方程式 。
(2)装置B既能除去氯气中的氯化氢,还能检测实验过程中装置C是否发生堵塞。若C中发生堵塞,B中将观察到的现象是 。
(3)装置C的作用是验证氯气是否具有漂白性,l处是湿润的有色布条,则Ⅱ、Ⅲ处应加入的物质分别是 , 。
(4)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。请简述能说明氯、溴、碘非金属性强弱的实验操作及现象 。(夹持装置略去)制备Cl2并探究氯气的相关性质:
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某研究性学习小组通过下列实验探究SO2能否与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀,并制备硫酸铜晶体。完成下列填空。甲同学用装置I进行实验,加热反应物至沸腾,发现BaCl2溶液中出现白色沉淀,且白色沉淀不溶于盐酸。
(1)白色沉淀是 。
(2)甲同学就白色沉淀的生成原因提出了两种假设,这两种假设可能是:
① ②
乙同学设计了改进装置Ⅱ进行实验,检验甲同学提出的假设(夹持装置和A中加热装置已略,气密性已检验)。
①打开弹簧夹,通入N2一段时间后关闭弹簧夹;
②滴加一定量浓硫酸,加热A,一段时间后C中未见沉淀生成。
(3)操作①的目的是 ,集气瓶B中的试剂是 。
(4)该实验能否检验甲同学上述两种假设中的任意一种 ,理由是 。
丙同学向反应后的蓝色溶液中加入足量的CuO,过滤后将滤液制成硫酸铜晶体(CuSO4·xH2O),采用加热法测定该晶体中结晶水x的值,实验数据记录如下:
坩埚质量 | 坩埚与晶体总质量 | 加热后坩埚与固体总质量 | |
第一次称量 | 第二次称量 | ||
11.710g | 22.700g | 18.621g | a |
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为了探究AgNO3的热稳定性,某化学兴趣小组设计了如下实验。用如图所示的实验装置A加热AgNO3固体,产生红棕色气体,在装置D中收集到无色气体。当反应结束后,试管中残留固体为黑色。
(1)装置B的作用是 。
(2)经小组讨论并验证该无色气体为O2,其验证方法是 。
(3)【查阅资料】Ag2O和粉末状的Ag均为黑色;Ag2O可溶于氨水。
【提出设想】试管中残留的黑色固体可能是:ⅰ.Ag;ⅱ.Ag2O;ⅲ.Ag和Ag2O。
【实验验证】该小组为验证上述设想,分别取少量黑色固体放入试管中,进行了如下实验。
实验编号 | 操作 | 现象 |
a | 加入足量氨水,振荡 | 黑色固体不溶解 |
b | 加入足量稀硝酸,振荡 | 黑色固体溶解,并有气体产生 |
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某研究性学习小组设计两套实验方案制备氨气并探究其还原性(部分夹持装置已省略)。
甲方案:如图所示。
乙方案:如图所示。
根据方案回答下列问题:
(一)甲方案
(1)B装置盛装碱石灰,A装置中药品可以是 。
a.氯化铵固体和烧碱 b.碳酸氢铵固体
c.氯化铵固体 d.硫酸铵和熟石灰
(2)实验完毕后,设计简单实验检验D试管收集到的物质(简述操作过程、现象和结论) 。
(3)写出C中发生反应的化学方程式 。
(二)乙方案
(4)A为浓氨水,B为生石灰,简述实验原理: 。E装置里盛装的药品是 。
(5)能证明氨气具有还原性的实验现象 。(任写两条)
(6)铜有+2价、+1价、0价,根据氧化还原反应原理,D玻璃管里还原产物除铜外,还可能有 ,假设有铜以外的还原产物生成,写出D中发生反应的化学方程式: 。
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