6.硅是帶來人類文明的重要元素之一,從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個(gè)有一個(gè)奇跡.
(1)新型陶瓷Si3N4的熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定.工業(yè)上可以采用化學(xué)氣相沉積法,在H2的保護(hù)下,使SiCl4與N2反應(yīng)生成Si3N4沉積在石墨表面,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式3SiCl4+2N2+6H2═Si3N4+12HCl.
(2)一種用工業(yè)硅(含少量鉀、鈉、鐵、銅的氧化物),已知硅的熔點(diǎn)是1420℃,高溫下氧氣及水蒸氣能明顯腐蝕氮化硅.一種合成氮化硅的工藝主要流程如下:

①凈化N2和H2時(shí),銅屑的作用是:除去原料氣中的氧氣;硅膠的作用是除去生成的水蒸氣.
②在氮化爐中3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s)△H=-727.5kJ/mol,開始時(shí)為什么要嚴(yán)格控制氮?dú)獾牧魉僖钥刂茰囟仍摲磻?yīng)為放熱反應(yīng),防止局部過熱,導(dǎo)致硅熔化熔合成團(tuán),阻礙與N2的接觸;體系中要通入適量的氫氣是為了將體系中的氧氣轉(zhuǎn)化為水蒸氣,而易被除去(或?qū)⒄麄(gè)體系中空氣排盡).
③X可能是硝酸(選填:“鹽酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氫氟酸”).
(3)工業(yè)上可以通過如下圖所示的流程制取純硅:

①整個(gè)制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧.SiHCl3遇水劇烈反應(yīng),寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl.
②假設(shè)每一輪次制備1mol純硅,且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失,反應(yīng)I中HCl的利用率為90%,反應(yīng)II中H2的利用率為93.75%.則在第二輪次的生產(chǎn)中,補(bǔ)充投入HCl 和H2的物質(zhì)的量之比是5:1.

分析 (1)根據(jù)信息:四氯化硅和氮?dú)庠跉錃獾臍夥毡Wo(hù)下,加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng),除生成氮化硅外還有氯化氫生成;
(2)①Cu能與氧氣反應(yīng),硅膠具有吸水性;
②控制氮?dú)獾牧魉偈欠乐箿囟冗^高,體系中要通入適量的氫氣可將氧氣轉(zhuǎn)化為水蒸氣;
③氮化硅能與HF酸反應(yīng),鹽酸、稀硫酸均不與Cu反應(yīng),氮化硅中混有銅粉;
(3)①SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和氫氣;
②反應(yīng)生產(chǎn)1mol純硅需補(bǔ)充HCl:$\frac{3}{90%}$-3,需補(bǔ)充H2:$\frac{1}{93.95%}$-1.

解答 解:(1)由信息:四氯化硅和氮?dú)庠跉錃獾臍夥毡Wo(hù)下,加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng),可得較高純度的氮化硅以及氯化氫,方程式為:3SiCl4+2N2+6H2═Si3N4+12HCl,
故答案為:3SiCl4+2N2+6H2═Si3N4+12HCl;
(2)①Cu能與氧氣反應(yīng),則Cu屑的作用為除去原料氣中的氧氣;硅膠具有吸水性,可除去生成的水蒸氣,
故答案為:除去原料氣中的氧氣;除去生成的水蒸氣;
②氮化爐中3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s)△H=-727.5kJ/mol,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),開始時(shí)嚴(yán)格控制氮?dú)獾牧魉僖钥刂茰囟仁欠乐咕植窟^熱,導(dǎo)致硅熔化熔合成團(tuán),阻礙與N2的接觸;體系中要通入適量的氫氣是為將體系中的氧氣轉(zhuǎn)化為水蒸氣,而易被除去(或整個(gè)體系中空氣排盡),
故答案為:該反應(yīng)為放熱反應(yīng),防止局部過熱,導(dǎo)致硅熔化熔合成團(tuán),阻礙與N2的接觸;將體系中的氧氣轉(zhuǎn)化為水蒸氣,而易被除去(或?qū)⒄麄(gè)體系中空氣排盡);
③氮化硅能與HF酸反應(yīng),鹽酸、稀硫酸均不與Cu反應(yīng),氮化硅中混有銅粉,為除去混有的Cu,可選擇硝酸,Cu與硝酸反應(yīng),而氮化硅與硝酸不反應(yīng),
故答案為:硝酸;
(3)①SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和氫氣:SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl,
故答案為:SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl;
③反應(yīng)生產(chǎn)1mol純硅需補(bǔ)充HCl:$\frac{3}{90%}$-3,需補(bǔ)充H2:$\frac{1}{93.95%}$-1,補(bǔ)充HCl與H2的物質(zhì)的量之比為($\frac{3}{90%}$-3):($\frac{1}{93.95%}$-1)≈5:1.
故答案為:5:1.

點(diǎn)評(píng) 本題考查氮化硅的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),明確制備實(shí)驗(yàn)的裝置中各部分的作用及物質(zhì)的性質(zhì)是解答本題的關(guān)鍵,注意物質(zhì)的特性即可解答,題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

16.設(shè)阿伏伽德羅常數(shù)為NA,下列說法正確的是( 。
A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4L甲醛完全燃燒產(chǎn)生NA個(gè)CO2分子
B.1L1mol/L Na2CO3溶液中,陰離子個(gè)數(shù)等于NA
C.100 g 98%的濃硫酸中含氧原子個(gè)數(shù)為4NA
D.常溫常壓下,1mol白磷中含有共價(jià)鍵為4NA

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

17.設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,下列說法正確的是(  )
A.1molCl2與足量Fe反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3NA
B.1.5molNO2與足量H2O反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1.5NA
C.常溫常壓下,46gNO2和N2O4混合氣體含有的原子數(shù)為3NA
D.含有H2SO41mol的濃硫酸與足量銅反應(yīng),生成SO2的分子數(shù)為0.5NA

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

14.2014年我國各地出現(xiàn)連續(xù)干旱,給生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重影響.為確保人、畜用水和安全,凈水劑選擇與制備尤為重要.
(1)聚合氯化鋁晶體([Al2(OH)nC16-n•xH2O]m)是一種高效無機(jī)水處理劑,它的制備原理是調(diào)節(jié)增大AlCl3溶液的pH,通過促進(jìn)其水解而結(jié)晶析出.利用高嶺土(化學(xué)組成為:A12O3、SiO2、Fe2O3,及少量雜質(zhì)和水分,高嶺土在煅燒的過程中可除去雜質(zhì)和水分)制備聚合氯化鋁,其制備過程有如下兩種途徑如圖1:

①途徑Ⅰ和途徑Ⅱ哪種更合理?途徑I.
②途徑Ⅰ中加入鋁粉最主要的目的是c.
a.中和過量的鹽酸       b.將Fe3+還原為便于人體吸收的Fe2+
c.除去溶液中的鐵元素   d.制備生成聚合氯化鋁所需要的AlCl3
③加入碳酸鈣調(diào)節(jié)溶液pH至4.0~4.5的目的是調(diào)節(jié)增大溶液的pH,促使氯化鋁水解而結(jié)晶析出.
④蒸發(fā)濃縮過程中生成Al2(OH)nC16-n•xH2O的化學(xué)反應(yīng)方程式是2AlCl3+(x+n)H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2(OH)nCl6-n•xH2O+nHCl↑.
(2)Na2FeO4是一種既能殺菌、消毒,又能絮凝凈水的水處理劑,其電解制法如圖2所示,請(qǐng)根據(jù)圖示分析:電解過程中的電池反應(yīng)為Fe+2OH-+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$FeO42-+3H2↑;每轉(zhuǎn)移0.6mol電子在Ni電極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)況下的體積為6.72L.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

1.在實(shí)驗(yàn)室里做鈉跟水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí),用到的儀器是( 。
a.試管夾 b.鑷子 c.小刀 d.冷凝管 e.濾紙 f.研缽 g.燒杯h(huán).坩堝i.石棉網(wǎng) j.玻璃片 k.藥匙 l.燃燒匙.
A.abdiB.cefkC.fghlD.bcegj

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

11.1828年,德國化學(xué)家將一種無機(jī)物直接轉(zhuǎn)變成有機(jī)化合物-尿素,由此打破了無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的界限,尿素的化學(xué)式是( 。
A.CO(NH22B.(NH42CO3C.NH4NO3D.CH3COONH4

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

18.(1)在Cu+2H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O反應(yīng)中,請(qǐng)用雙線橋法標(biāo)出元素化合價(jià)的升降、電子得失和被氧化、被還原的情況.
(2)維生素C能使食物中的Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+,即Fe3+$\stackrel{維生素C}{→}$Fe2+
①在此變化中,F(xiàn)e3+被還原(填氧化或還原,下同);維生素C是還原劑
②若有1molFe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+,則維生素C失去(填得或失)1mol電子.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

15.氮氧化物是大氣污染物之一,消除氮氧化物的方法有多種.
(1)甲烷有多種用途.a(chǎn).利用甲烷催化還原氮氧化物.已知:
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574 kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ/mol
則CH4將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ/mol.
b.甲烷與空氣,KOH作電解質(zhì)溶液,可構(gòu)成燃料電池,其負(fù)極反應(yīng)式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,若用該電池電解1升CuSO4溶液,陽極產(chǎn)生64克銅,則消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下甲烷的體積為5.6升,此時(shí)電路中通過2NA個(gè)電子.
(2)利用ClO2氧化氮氧化物.其轉(zhuǎn)化流程如圖:
NO$→_{反應(yīng)Ⅰ}^{CO_{2}}$NO2$→_{反應(yīng)Ⅱ}^{Na_{2}SO_{3}水溶液}$N2
已知反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為2NO+ClO2+H2O═NO2+HNO3+HCl,則反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式是2NO2+4Na2SO3═N2+4Na2SO4;若生成11.2LN2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則消耗ClO267.5g.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

16.在一定溫度下,向不同電解質(zhì)溶液中加入新物質(zhì)時(shí),其電流強(qiáng)度(I)隨新物質(zhì)加入量(m)的變化曲線不正確
的是( 。
ABCD
[來源:]
向Ba(OH)2溶液中逐滴加入等濃度的H2SO4至過量向醋酸溶液中逐滴加入等濃度的氨水至過量向鹽酸溶液中逐滴加入等濃度的NaOH溶液至過量向氨水中逐滴加入等濃度的鹽酸至過量
A.AB.BC.CD.D

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案