硅是带来人类文明的重要元素之一,从传统材料到信息材料的发展过程中创造了许多奇迹。
(l)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法,在H2的保护下,使SiCI4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面,写出该反应的化学方程式_ ___。
(2)已知硅的熔点是1420℃,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)合成氮化硅的主要工艺流程如下:
①净化N2和H2时,铜屑的作用是 ;硅胶的作用是__________。
②在氮化炉中3Si(s) +2N2(g) =Si3N4(S) △H= -727.5kJ.mol-l,开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度? ;体系中要通人适量的氢气是为了__________。
③X可能是 (选填“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”或“氢氟酸”)。
(3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅:
①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水能发生剧烈反应,写出该反应的化学方程式 。
②假设每一轮次制备1mol纯硅,且生产过程中硅元素没有损失,反应I中HCI的利用率为90%,反应II中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中,补充投入HC1和H2的物质的量之比是 。
氯化亚铜广泛应用于有机合成、染料、颜料、催化剂等工业。氯化亚铜(CuCl)是一种白色粉末,微溶于水、不溶于乙醇、稀硝酸及稀硫酸;可溶于氨水、浓盐酸,并生成配合物NH4[CuCI2];能在空气中迅速被氧化成绿色;见光则分解,变成褐色。下图是实验室制备氯化亚铜的流程图及实验装置图。
实验药品:铜丝20g、氯化铵20g、65%硝酸l0mL、36qo盐酸15mL、水。
(1)反应①的化学方程式为__________,用95%乙醇代替蒸馏水洗涤的主要目的是 。
(2)本实验中通入O2的速率不宜过大,为便于观察和控制产生02的速率,宜选择下图中的 (填字母序号)方案。
(3)实验开始时,温度计显示反应液温度低于室温,主要原因是 ;电炉加热升温至50℃时停止加热,反应快速进行,烧瓶上方气体颜色逐渐由无色变为红棕色;当时停止通入氧气,打开瓶塞,沿 (填字母)口倾出棕色反应液于l000mL大烧杯中,加水500mL,即刻有大量白色沉淀析出。
(4)在CuCl的生成过程中除环境问题、安全问题外,你认为还应该注意的关键问题有 。
(5)氯化亚铜的定量分析:
①称取样品0.25g置于预先放入玻璃珠30粒和l0mL过量的FeCl3溶液的250mL锥形瓶中,不断摇动;玻璃珠的作用是 。
②待样品溶解后,加水50mL,邻菲罗啉指示剂2滴;
③立即用0.l0mol.L-1硫酸铈标准溶液滴至绿色出现为终点并记录读数,再重复实验二次,测得数据如下表。
④数据处理:计算得CuCI的纯度为 (平行实验结果相差不能超过0.3%)
二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源。以C02和NH3为原料合成尿素是固定和利用C02的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应I:
反应Ⅱ:
总反应:
请回答下列问题:
(1)反应I的△H1=__________kJ.mol-1(用具体数据表示)。
(2)反应Ⅱ的△S__________(填“>”或“<”)0,一般在__________(填“高温”或“低温”)情况下有利于该反应的进行。
(3)-定温度下在体积为VL的容器中进行反应I,下列能说明反应达到平衡状态的是 _(填字母序号)。
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化
B.容器内气体总压强不再变化
C.2v正( NH3)=v逆(CO2)
D.容器内混合气体的密度不再变化
(4)25℃时,将体积比为2:1的NH3和CO2混合气体充人一个容积不变的真空密闭容器中,在恒定温度下使其发生反应I并达到平衡。测得平衡时混合气体的总浓度为4.8×10 -3mol.L-1。则此温度下,反应I的平衡常数为 。
(5)总反应中影响CO:平衡转化率的因素很多,下图为某特定条件下,不同水碳比n(H2O)/n(CO2)和温度影响CO2平衡转化率变化的曲线。
①其它条件相同时,为提高CO2的平衡转化率,生产中可以采取的措施是 (填“提高”或“降低”)水碳比。
②当温度高于190℃后,CO2平衡转化率出现如图所示变化趋势的原因是__________。
③不同的氨碳比()对C02的转化率也有影响,若开始以氨碳比等于3进行总反应,达平衡时NH3的转化率为40%,则C02的平衡转化率为 。
铬及其化合物在工业上有着广泛的用途,但在生产和使用过程中易产生有毒害的含铬工业废水。
I.处理含铬工业废水的常用方法是还原沉淀法,该方法的工艺流程如下:
(l)上述流程的步骤①中存在如下平衡:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2072一(橙色)+H20。若平衡体系的pH =0时,溶液的颜色为_________色。
(2)第②步反应的离子方程式为 ,步骤③可通过调节第二步反应后溶液的pH使Cr3+沉淀完全,请通过计算判断当pH >6时,溶液中Cr3+是否沉淀完全:。(简要写出计算过程。已知常温下,Cr( OH)3的溶度积Ksp=6.0 x10一31,且当溶液中离子浓度小于10 -5mol.L-l时可视作该离子不存在。)
(3)以石墨为电极电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr207,电解装置如下图所示。直流电源M极的电极名称是_________,和N相连的一极的电极反应式为_____________。
Ⅱ.Cr03俗称铬酸酐,常用于制备铬的化合物。Cr03具有强氧化性,热稳定性较差。
(4)Cr03具有强氧化性,遇到有机物(如酒精)时,猛烈反应以至着火。在硫酸酸化时Cr03可将乙醇氧化成乙酸,而Cr03被还原成绿色的硫酸铬[Cr2(S04)3]。则该反应的化学方程式为 。
(5)Cr03的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如右图所示。请根据图示信息写出从开始加热到750K时总反应的化学方程式____ 。
某无色溶液中可能含有①Na+②Ba2+③Cl-④Br -⑤S042-⑥SO32-中的若干种,依次进行下列实验,且每步所加试剂均过量,观察到的现象如下:
下列结论正确的是
A.不能确定的离子是① B.不能确定的离子是②③
C.肯定含有的离子是①④⑥ D.肯定没有的离子是②⑤
短周期主族元素X、Y、Z、W、M的原子序数依次增大,X的气态氢化物极易溶于Y的氢化物中,常温下,z的单质能溶于w的最高价氧化物的水化物的稀溶液,却不溶于其浓溶液。下列说法不正确的是
A.元素W的气态氢化物与M的单质可发生置换反应
B.离子半径的大小顺序为W>M>Z>X>Y
C.元素Z、M的单质在一定条件下均能和强碱溶液反应
D.元素X与Y可以形成5种以上的化合物