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硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下...

硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:

11810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种金属。这种金属可能是_______

2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有_______

3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:


 

发生的主要反应
 

电弧炉
 

SiO2+2CSi+2CO↑
 

流化床反应器
 

Si+3HClSiHCl3+H2
 

还原炉
 

SiHCl3+H2Si+3HCl
 

 

 

 

用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为_______;碳化硅又称_______,其晶体结构与_______相似。

在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4SiH2Cl2SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_______

物质
 

Si
 

SiCl4
 

SiHCl3
 

SiH2Cl2
 

SiH3Cl
 

HCl
 

SiH4
 

沸点/℃
 

2355
 

57.6
 

31.8
 

8.2
 

-30.4
 

-84.9
 

-111.9
 

 

 

③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为_______

4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是_______

 

含有硅、碳的铁合金(或硅铁) 石英砂、纯碱和石灰石 SiO2+3CSiC+2CO↑ 金刚砂 金刚石(或单晶硅) 精馏(或蒸馏) H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl H2、HCl 【解析】 (1)石英砂是SiO2,在高温下和木炭发生反应:2C+SiO22CO↑+Si,然后硅和铁形成合金,或者是硅、铁、过量的碳形成合金; (2)制造普通玻璃的原料:石英砂、石灰石、纯碱,高温下SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2,SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2; (3)①根据信息,在高温下,C和二氧化硅反应生成硅单质,硅单质再和C反应生成碳化硅,故:3C+SiO2SiC+2CO,碳化硅俗名金刚砂,属于原子晶体,碳和硅属于同一主族,晶体结构与金刚石或晶体硅相似; ②沉降、冷凝后成分是:SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2,都是液体,因此采用蒸馏的方法提纯,水解的反应方程式:SiHCl3+H2O=H2SiO3↓+HCl+H2↑,故H2SiO3、H2、HCl; (4)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,根据发生的主要反应,可以提供H2、HCl。  
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三氧化二镍是一种灰黑色无气味有光泽的块状物,易碎成细粉末,常用于制造高能电池。工业上以金属镍废料含有少量的铁、铝等杂质,继而生产的工艺流程如下:

 

下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的开始沉淀的pH按金属离子浓度为计算

氢氧化物

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

 

 

(1)为了提高金属镍废料浸出的速率,在酸浸时可采取的措施有______

A. 降低温度    搅拌       减少盐酸的浓度      将废料研成粉末

(2)酸浸后的酸性溶液中加入的目的:__________。沉镍前需加控制溶液pH范围为______,所得到滤渣的主要成分是_______

(3)从滤液A中可回收利用的主要物质是________

(4)“氧化生成的离子方程式为__________________________

(5)工业上用镍为阳极,电解溶液与一定量组成的混合溶液,可得到高纯度、球形的超细镍粉。当其他条件一定时,的浓度对阴极电流效率及镍的成粉率的影响如图所示,则的浓度最好控制为_________

 

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铋及其化合物在工业生产中用途广泛,某研究小组用浮选过的辉铋矿主要成分是,还含少量等杂质制备,其流程如下:

已知:水解能力:

回答下列问题:

(1)“浸取时,为了提高浸取速率,可采取的措施有___________任写一条;过滤1的滤渣的主要成分有______________填化学式

(2)浸取时加入过量浓盐酸的目的是____________________________________

(3)写出焙烧时生成铋酸钠的化学方程式_________________________________

(4)时,向浓度均为的混合溶液中滴加溶液设溶液体积增加1,当时恰好完全沉淀,判断此时是否已经开始沉淀________已知:

(5)用双硫腙,二元弱酸络合萃取法可从工业废水中提取金属离子:先将金属离子络合成电中性的物质,再用萃取此络合物。下图是用上述方法处理含有的废水时的酸度曲线表示金属离子以络合物形式被萃取分离的百分率

当调节时,铋的存在形式为____________

向萃取后的中加入过量NaOH溶液可将铋元素以氢氧化物的形式沉淀下来,相应的离子方程式为____

 

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锑在工业上应用价值广泛,它的一种提取工艺流程如下:

请回答下列问题:

(1)辉锑矿是含锑的重要矿物,其主要成分是,其中Sb的化合价是____ 

(2)写出阳极区产物与辉锑矿粉主要成分发生反应的化学方程式:______________ 

(3)电解池所用的隔膜宜采用____阳离子”“阴离子质子交换膜。电解中阴极反应的产物之一X____填化学式 

(4)为除去操作1所得滤液中的,可加入。若滤液中,当溶液中完全沉淀时,____ 已知 

(5)除去废液中的,是用次磷酸钠还原,产生了棕色单质砷沉淀和。该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为____ 

(6)若电解池阴极得到气体,同时电路中转移,阴极生成的___g

 

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锗是一种重要的战略资源,在半导体、航空航天测控等领域都有着广泛的应用。下图是以一种锗矿主要成分为为原料制备锗的工艺流程:

已知:

为两性氧化物。

萃取时用的萃取剂在本实验条件下对有很好的选择性。

的熔、沸点分别为,极易水解放热。

蒸馏过程中发生的反应为

(1)锗在元素周期表中的位置为第_________周期第________族。

(2)“粉碎的目的是_______________________

(3)“焙烧过程中发生反应的化学方程式为________________

(4)“滤渣的成分为________________填化学式水相中的阳离子除了外,还有__________________填离子符号

(5)“萃取时,锗的萃取率水相与有机相的体积比的关系如图所示,从生产成本的角度考虑,最适宜的______________填序号

 

 

 

 

(6)“水解时反应的化学方程式为_________________,该步实验操作必须在冰盐浴中进行的原因除了有利于水解反应正向进行外,还有______________

(7)假设流程中每步都没有锗元素损失,若 含锗经提纯得到的锗,则杂质元素的脱除率为_____________用含abc的式子表示已知:杂质元素的脱除率

 

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我国化学家侯德榜改革国外的制碱工艺,发明了著名的联合制碱法,其生产流程如下图所示。请根据工艺流程,回答下列问题。

沉淀池中发生反应的化学方程式是________。该工艺流程中,首先向沉淀池中加入足量饱和食盐水,然后先通入________填化学式,再通入________填化学式,使得固体B结晶析出。

请设计实验检验固体产品C中是否含有氯化钠。默认产品中的阳离子均为钠离子_________

向母液中通入氨气并加入细小的食盐颗粒,可冷却析出副产品D,其化学式为________,剩余母液可循环利用。

煅烧炉中发生反应的化学方程式是________。所得产品C中往往还含有少量未反应的固体B。若称取mg产品并加热至恒重,剩余固体质量为,则产品中物质C的质量分数为________

将提纯后纯净的物质B物质的量之比混合,置于一密闭容器内共热加热前容器内只含有固体混合物和氮气。充分反应后将剩余固体物质干燥并测定其组成。干燥后固体物质的主要成分是_____填化学式,次要成分是________填化学式,主要成分与次要成分的物质的量之比为________

 

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