8.在電子工業(yè)中利用鎂制取硅的反應(yīng)為2Mg+SiO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si,同時(shí)會(huì)發(fā)生副反應(yīng):2Mg+Si$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg2Si,Mg2Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH4(硅烷),SiH4在常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體.圖是進(jìn)行Mg與SiO2反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置.試回答下列問(wèn)題:

(1)由于O2和H2O(g)的存在對(duì)該實(shí)驗(yàn)有不良影響,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入X氣體作為保護(hù)氣.在A、B、C三種儀器中反應(yīng)開(kāi)始前的試劑分別是:A①,B⑥,C②(填序號(hào)).
①稀硫酸      ②濃硫酸      ③稀鹽酸      ④石灰石      ⑤純堿      ⑥鋅粒
(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),必須先通入X氣體,再加熱反應(yīng)物,其理由是防止加熱條件下H2與空氣混合爆炸;
當(dāng)反應(yīng)引發(fā)后,移走酒精燈,反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行,其原因是Mg與SiO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng).
(3)反應(yīng)結(jié)束后,待冷卻至常溫時(shí),往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸,可觀察到閃亮的火星,產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因用化學(xué)方程式表示為:①M(fèi)g2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑,②SiH4+2O2═SiO2+2H2O.
(4)這樣制得的硅會(huì)混有雜質(zhì)(如SiO2等)而稱粗硅,有人設(shè)計(jì)了如下流程進(jìn)行提純

相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)如下:
物質(zhì)SiSiCl4
沸點(diǎn)/℃235557.6
操作(I)的名稱是蒸餾.涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式有:Si+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl4;SiCl4+2H2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Si+4HCl.

分析 Mg為活潑金屬,在空氣中點(diǎn)燃可以和O2、CO2、H2O反應(yīng),在工業(yè)中利用鎂制取硅:需排盡裝置中的空氣,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入氣體X作為保護(hù)氣,X由稀硫酸制得,根據(jù)題干(1)信息可知,用鋅和稀硫酸制得的氫氣排空裝置中的空氣,氫氣和空氣的混合氣體燃燒會(huì)發(fā)生爆炸,所以反應(yīng)開(kāi)始前應(yīng)該先通氫氣排盡裝置中的空氣,X為氫氣,通過(guò)濃硫酸進(jìn)行干燥,當(dāng)反應(yīng)開(kāi)始后,移走酒精燈反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行,Mg與SiO2反應(yīng)是放熱反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后,待冷卻至常溫時(shí),往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸發(fā)生Mg2Si+4HCl═2MgCl2+SiH4↑,SiH4+2O2═SiO2+2H2O.
(1)Mg可以與CO2、N2發(fā)生化學(xué)反應(yīng),Mg與氫氣不能發(fā)生反應(yīng);制備氫氣用稀硫酸和鋅粒,通過(guò)濃硫酸干燥;
(2)不純的氫氣燃燒會(huì)發(fā)生爆炸;Mg與SiO2反應(yīng)的條件是加熱,反應(yīng)的條件由反應(yīng)放熱維持;
(3)Mg2Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH4(硅烷),SiH4在常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體;
(4)硅會(huì)混有雜質(zhì)(如SiO2等)而稱粗硅,Si與氯氣反應(yīng)生成生成四氯化硅,SiCl4沸點(diǎn)低(57.6),使SiCl4從裝置B中逸出與H2充分混合,應(yīng)該使四氯化硅轉(zhuǎn)化為氣體,再用氫氣還原四氯化硅得到純凈的Si.

解答 解:(1)Mg可以與CO2、N2發(fā)生化學(xué)反應(yīng),Mg與氫氣不能發(fā)生反應(yīng),因此可用氫氣作為保護(hù)氣;選用的藥品為稀硫酸和鋅粒,再用濃硫酸干燥,所以C為濃硫酸;
故答案為:①;⑥;②;
(2)裝置中有空氣,若不用氫氣排空裝置中的空氣,氫氣和空氣的混合氣體燃燒會(huì)發(fā)生爆炸,所以反應(yīng)開(kāi)始前應(yīng)該先通氫氣排盡裝置中的空氣;Mg與SiO2反應(yīng)的條件是加熱,停止加熱后,反應(yīng)的條件由反應(yīng)放出的熱量維持,
故答案為:防止加熱條件下H2與空氣混合爆炸;Mg與SiO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng);
(3)Mg2Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH4(硅烷),其反應(yīng)的方程式為:Mg2Si+4HCI=2MgCl2+SiH4↑,SiH4常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體,反應(yīng)的方程式為SiH4+2O2═SiO2+2H2O,所以往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸,可觀察到閃亮的火星;
故答案為:Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑;SiH4+2O2═SiO2+2H2O;
(4)硅會(huì)混有雜質(zhì)(如SiO2等)而稱粗硅,Si與氯氣反應(yīng)生成生成四氯化硅,則反應(yīng)的方程式為:Si+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl4,再用氫氣還原四氯化硅得到純凈的Si,其反應(yīng)的方程式為:SiCl4+2H2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Si+4HCl,SiCl4沸點(diǎn)低(57.6),使SiCl4從裝置中逸出與H2充分混合,應(yīng)該使四氯化硅轉(zhuǎn)化為氣體,所以對(duì)生成四氯化硅的裝置進(jìn)行蒸餾,得到純凈的四氯化硅,
故答案為:蒸餾;Si+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl4、SiCl4+2H2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Si+4HCl.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備原理和裝置選擇、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)分析判斷,把握物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵,題目難度中等,側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:多選題

6.某同學(xué)通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)探究Cu及其化合物的性質(zhì),操作正確且能達(dá)到目的是( 。
A.將銅粉與硫粉混合均勻加熱以制取CuS
B.將銅絲插入濃硫酸中并加熱,反應(yīng)后再加水以觀察CuSO4溶液的顏色
C.向CuSO4溶液中加入過(guò)量的NaOH溶液,過(guò)濾洗滌并收集沉淀充分灼燒以制取CuO
D.向淀粉溶液中加入適量稀硫酸微熱,再加少量新制Cu(OH)2并加熱,產(chǎn)生磚紅色沉淀

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:多選題

19.用已知濃度的鹽酸滴定由NaOH固體配成的溶液時(shí),下列操作會(huì)使滴定結(jié)果偏低的是( 。
A.NaOH固體稱量時(shí)間過(guò)長(zhǎng)B.盛放標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的滴定管用堿液潤(rùn)洗
C.用酚酞作指示劑D.固體NaOH中含有Na2O雜質(zhì)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

16.電解制金屬錳的陽(yáng)極泥中主要含有MnO2,MnO等.利用該陽(yáng)極泥生產(chǎn)MnO2的工藝流程如下:

已知:①部分物質(zhì)的溶解性或Ksp如表:
物質(zhì)MnSO4Mn(OH)2MnO2
溶解性或Ksp易溶1.9×10-13難溶
②Na2MnO4,在pH≤7的環(huán)境中,易歧化為MnO2和高錳酸鉀.
回答下列問(wèn)題:
(1)電解MnSO4溶液時(shí),陰極為Mn2+得電子被還原為金屬M(fèi)n,陽(yáng)極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+
電解過(guò)程中溶液的pH不能過(guò)高,也不能過(guò)低,需要控制電解液的pH≈6.8,原因是pH過(guò)高,Mn2+生成Mn(OH)2,pH過(guò)低時(shí),陰極上氫離子放電.
(2)步驟①中+2價(jià)Mn和+4價(jià)Mn均被氧化為Na2MnO4,寫(xiě)出該步驟中+2價(jià)Mn反應(yīng)的化學(xué)方程式:MnO+2NaOH+O2$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$Na2MnO4+H2O.
(3)步驟②一④均采用pH≈10的環(huán)境,目的是提高產(chǎn)品中Mn的轉(zhuǎn)化率.
(4)步驟④中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2:1,則氧化產(chǎn)物的化學(xué)式為CO2.該反應(yīng)中除氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的另外一種生成物的化學(xué)式為NaOH.
(5)步驟⑥為烘干操作,所用的烘干設(shè)備可能是BD(填字母).
A.鼓風(fēng)機(jī)         B.烘干機(jī)         C.壓榨機(jī)         D.紅外烘箱
(6)產(chǎn)率與步驟①煅燒溫度的關(guān)系如圖所示:

步驟①最好選用的煅燒溫度約為B°C(填字母).
A.340            B.460          C.490           D.550.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

3.某實(shí)驗(yàn)小組用下圖所示的裝置制備一硝基甲苯(含鄰硝基甲苯和對(duì)硝基甲苯):
反應(yīng)原理:
實(shí)驗(yàn)步驟:①配制濃硫酸與濃硝酸(按體積比1:3)的混合溶液(即混酸)40mL;
②在三頸瓶中加入15mL(13g)甲苯,
③按圖所示裝好藥品,并裝好其他儀器;
④向三頸瓶中加入混酸,并不斷攪拌(磁力攪拌器以略去);
⑤控制溫度約為50℃,反應(yīng)大約10min,三頸瓶底有大量淡黃色油狀液體出現(xiàn);
⑥分離出一硝基甲苯.
實(shí)驗(yàn)中可能用到的數(shù)據(jù):
密度g•cm-3沸點(diǎn)/℃溶解性
甲苯0.866110.6不溶于水,易溶于硝基甲苯
產(chǎn)品11.286237.7不溶于水,易溶于液體烴
產(chǎn)品21.162222不溶于水,易溶于液體烴
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)配制40mL混酸的操作是將30mL濃硝酸注入燒杯中,再沿?zé)瓋?nèi)壁注入10mL濃硫酸,邊加邊攪拌;
(2)本實(shí)驗(yàn)中濃硫酸的作用是催化劑、吸水劑;
(3)裝置中儀器A使用前須清洗干凈并檢漏;
(4)分離產(chǎn)品的方案如下:

操作2必需的玻璃儀器共有6種.
(5)若最終得到產(chǎn)品1和產(chǎn)品2的總質(zhì)量為17.42g,則一硝基甲苯的總產(chǎn)率是89.99%(保留兩位小數(shù))

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

13.某實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)上用SiHCl3與H2在1357K的條件下制備高純硅,實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示 (加熱及夾持裝置略去):

已知SiHCl3的性質(zhì)如下:沸點(diǎn)為33.0℃;密度為1.34g•mL-1;易溶于有機(jī)溶劑;能與H2O劇烈反應(yīng);在空氣中易被氧化.
請(qǐng)回答:
(1)裝置C中的燒瓶用水浴加熱的優(yōu)點(diǎn)為受熱均勻,使產(chǎn)生SiHCl3的氣流平穩(wěn).
(2)裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiHCl3+H2 $\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl.
(3)裝置E的作用為①吸收HCl、②吸收未反應(yīng)的SiHCl3、③防倒吸.
(4)相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟如下,其合理順序依次為②①⑤④③(填入所缺序號(hào)).
①加熱裝置C,打開(kāi)K2,滴加6.5mL SiHCl3
②打開(kāi)K1,裝置A中反應(yīng)一段時(shí)間;
③關(guān)閉K1;
④關(guān)閉K2;
⑤加熱裝置D至1357K.
(5)計(jì)算SiHCl3的利用率:對(duì)裝置E中液體進(jìn)行分液操作,取上層液體20.00mL轉(zhuǎn)移至錐形瓶中,滴加幾滴酚酞溶液.用0.1mol•L-1鹽酸滴定,達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí),消耗鹽酸20.00mL.達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液紅色褪去,且半分鐘不變色.SiHCl3的利用率為93.34%(保留兩位小數(shù)).
(6)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),檢驗(yàn)SiHCl3與水反應(yīng)后,所得溶液中存在鹽酸取兩份溶液,一份加入石蕊試液,變紅色,說(shuō)明含有氫離子;另一份加入硝酸酸化的硝酸銀溶液,出現(xiàn)白色沉淀,則證明含有氯離子,由此可以鑒定含有鹽酸.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

20.氯仿(CHCl3)常用作有機(jī)溶劑和麻醉劑,常溫下在空氣中易被氧化.實(shí)驗(yàn)室中可用熱還原CCl4法制備氯仿,裝置示意圖如圖1及有關(guān)數(shù)據(jù)如下:

物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量密度/(g•mL-1沸點(diǎn)/℃水中溶解性
CHCl3119.51.5061.3難溶
CCl41541.5976.7難溶
實(shí)驗(yàn)步驟:
①檢驗(yàn)裝置氣密性;
②開(kāi)始通入H2; 
③點(diǎn)燃B處酒精燈;
④向A處水槽中加入熱水,接通C處冷凝裝置的冷水;   
⑤向三頸瓶中滴入20mLCCl4;
⑥反應(yīng)結(jié)束后,停止加熱,將D處錐形瓶中收集到的液體分別用適量NaHCO3溶液和水洗滌,分出的產(chǎn)物加入少量無(wú)水CaCl2固體,靜置后過(guò)濾;
⑦對(duì)濾液進(jìn)行蒸餾純化,得到氯仿15g.請(qǐng)回答:
(1)若步驟②和步驟③的順序顛倒,則實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的不良后果可能為加熱時(shí)氫氣遇氧氣發(fā)生爆炸;生成的氯仿被氧氣氧化.
(2)B處中發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為CCl4+H2$→_{△}^{催化劑}$CHCl3+HCl.
(3)C處中應(yīng)選用的冷凝管為如圖2B(填選項(xiàng)字母);冷水應(yīng)從該冷凝管的a(填“a”或“b”)口接入.
(4)步驟⑥中,用水洗滌的目的為洗掉NaHCO3和NaCl.
(5)該實(shí)驗(yàn)中,氯仿的產(chǎn)率為61%.
(6)氯仿在空氣中能被氧氣氧化生成HCl和光氣(COCl2),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CHCl3+O2=2COCl2+2HCl.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

17.高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種集氧化、吸附、速凝于一體的新型多功能水處理劑.其生產(chǎn)流程如圖1:

(1)配制KOH溶液時(shí),是在每100mL水中溶解61.6g KOH固體(該溶液的密度為1.47g/mL),它的物質(zhì)的量濃度是10mol/L.
(2)在溶液I中加入KOH固體的目的是AC(填編號(hào)).
A.與溶液I中過(guò)量的Cl2繼續(xù)反應(yīng),生成更多的KClO
B.KOH固體溶解時(shí)會(huì)放出較多的熱量,有利于提高反應(yīng)速率
C.為下一步反應(yīng)提供堿性的環(huán)境
D.使副產(chǎn)物KClO3轉(zhuǎn)化為 KClO
(3)每制得59.4克K2FeO4,理論上消耗氧化劑的物質(zhì)的量為0.45mol.從溶液II中分離出K2FeO4后,還得到副產(chǎn)品KNO3、KCl,寫(xiě)出③中反應(yīng)的離子方程式:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O.
(4)高鐵酸鉀(K2FeO4)溶液中加入稀硫酸,溶液變?yōu)辄S色,并有無(wú)色氣體產(chǎn)生,該反應(yīng)的離子方程式是4FeO42-+20 H+=4Fe3++3O2↑+10H2O.
(5)從環(huán)境保護(hù)的角度看,制備K2FeO4較好的方法為電解法,其裝置如圖2所示.電解過(guò)程中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

18.下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)的敘述正確的是( 。
A.聞未知液體氣味時(shí),應(yīng)該將試劑瓶口距離口鼻遠(yuǎn)一些,用手輕輕扇動(dòng)
B.將碘單質(zhì)從碘的CCl4溶液中分離出來(lái)可用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置
C.用容量瓶配制好一定濃度的某溶液后,塞緊瓶塞并在容量瓶上貼上標(biāo)簽
D.配制500 mL 0.4 mol•L-1NaCl溶液,必要的儀器如圖乙所示

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同步練習(xí)冊(cè)答案