(16分)Ⅰ.硅是信息產(chǎn)業(yè)、太陽能電池光電轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)材料。鋅還原四氯化硅是一種有著良好應(yīng)用前景的制備硅的方法,該制備過程示意圖如下:
(1)焦炭在過程Ⅰ中做 劑。
(2)過程Ⅱ中Cl2用電解飽和食鹽水制備,制備Cl2的化學(xué)方程式為 。
(3)整過生產(chǎn)過程必須嚴格控制無水。
①SiCl4遇水劇烈水解生成SiO2和一種酸,反應(yīng)方程式為 。
②干燥Cl2時從有利于充分干燥和操作安全的角度考慮,需將約90℃的潮濕氯氣先冷卻至12℃,然后再通入濃H2SO4中。冷卻的作用是 。
(4)Zn還原SiCl4的反應(yīng)如下:
反應(yīng)①:400℃~756℃,SiCl4(g)+2Zn(l)Si(S)+2ZnCl2(l) △H1<0
反應(yīng)②:756℃~907℃,SiCl4(g)+2Zn(l)Si(S)+2ZnCl2(g) △H2<0
反應(yīng)③:907℃~1410℃,SiCl4(g)+2Zn(g)Si(S)+2ZnCl2(g) △H3<0
i. 反應(yīng)②的平衡常數(shù)表達式為 。
ii. 對于上述三個反應(yīng),下列說明合理的是 。
a.升高溫度會提高SiCl4的轉(zhuǎn)化率 b.還原過程需在無氧的氣氛中進行
c.增大壓強能提高反應(yīng)速率 d.Na、Mg可以代替Zn還原SiCl4
(5)用硅制作太陽能電池時,為減弱光在硅表面的反射,可用化學(xué)腐蝕法在其表面形成粗糙的多孔硅層。腐蝕劑常用稀HNO3和HF的混合液。硅表面首先形成SiO2,最后轉(zhuǎn)化成H2SiF6。用化學(xué)方程式表示SiO2轉(zhuǎn)化為H2SiF6的過程 。
Ⅱ.(1)甲烷、氫氣、一氧化碳的燃燒熱分別為akJ·mol-1,bkJ·mol-1,ckJ·mol-1,工業(yè)上利用天燃氣和二氧化碳反應(yīng)制備合成氣(CO、H2),其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為 。
(2)已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.5×10-16,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,三種難溶鹽的飽和溶液中,Ag+濃度大小的順序為 。
Ⅰ.(1)還原劑(1分) (2)2NaCl+H2O電解2NaOH+Cl2↑+H2↑(2分)
(3)①SiCl4+2H2O=SiO2+4HCl(2分)
②使水蒸氣冷凝,減少進入濃硫酸的水,保持濃硫酸持續(xù)的吸水性(1分),同時降低放出的熱量(1分)。i. K=(1分) ii. b c d(完全正確2分,選一個正確1分,有錯為零分)
(5)SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O(2分)
Ⅱ.(1)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=-(a-2b-2c)KJ/mol(2分)
(2)Ag2CrO4>AgCl>AgI(2分)
解析試題分析:(1)碳在高溫下與二氧化硅反應(yīng)生成CO和硅,碳元素化合價升高,被氧化,作還原劑,因此焦炭在過程Ⅰ中做還原劑。
(2)電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和Cl2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaCl+H2O電解2NaOH+Cl2↑+H2↑。
(3)①①SiCl4遇水劇烈水解生成SiO2和一種酸,根據(jù)原子守恒可知該酸應(yīng)該是鹽酸,則反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiCl4+2H2O=SiO2+4HCl。
②如果不降低溫度,則水蒸氣會被濃硫酸稀釋,降低濃硫酸的性能,所以冷卻的作用是使水蒸氣冷凝,減少進入濃硫酸的水,保持濃硫酸持續(xù)的吸水性,同時降低放出的熱量。
(4)i. 化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值,又因為固體或純液體不能表示平衡常數(shù),因此反應(yīng)②的平衡常數(shù)表達式為K=。
ii.a.正方應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,則會降低SiCl4的轉(zhuǎn)化率,a不正確;b.由于鋅是活潑的金屬,即使存在氧氣,也不會與硅反應(yīng),而是與鋅反應(yīng),因此還原過程需在無氧的氣氛中進行,b正確;c.正方應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng),則增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動,能提高反應(yīng)速率,c正確;d.Na、Mg的活潑性均強于鋅,可以代替Zn還原SiCl4,d正確,答案選bcd。
(5)根據(jù)原子守恒可知,反應(yīng)中還有水生成,則反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O。
Ⅱ.(1)燃燒熱是在一定條件下,1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量,所以甲烷、氫氣、一氧化碳完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為①CH4(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-a kJ/mol、②2CO(g)+ O2(g)=2CO2(g)△H=-2b kJ/mol、③O2 (g)+2H2(g)=2H2O(l)△H=-2c kJ/mol,所以根據(jù)蓋斯定律可知①-(②+③)即得到CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=-(a-2b-2c)KJ/mol。
(2)由ksp表達式可知AgCl中c(Ag+)=,AgI中c(Ag+)=,Ag2CrO4中Ag+為x,則,解得,所以Ag+濃度大小的順序為Ag2CrO4>AgCl>AgI。
考點:考查二氧化硅提純反應(yīng)條件可知、外界條件對反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)的影響、熱化學(xué)方程式書寫以及溶解平衡應(yīng)用等
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
在一定體積的密閉容器中,進行如下反應(yīng):A(g) B(g)+C(g),其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表所示:
toC | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
時間t/min | 0 | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | 20 |
C(A)/(mol·L-1) | 10.4 | 8.6 | 7.5 | 6.6 | 5.9 | 5.5 | 5.5 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
將 4 mol A 氣體和 2 mol B 氣體在 2 L 的容器中混合并在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g)2C(g),若經(jīng) 2 s(秒)后測得C 的濃度為 0.6 mol·L-1 ,則:① 用物質(zhì) A 表示的反應(yīng)的平均速率 ② 2 s 時物質(zhì) B 的濃度為 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
在一體積為10 L的容器中,通過一定量的CO和H2O,850 ℃時發(fā)生反應(yīng):
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
(1)CO和H2O濃度變化如圖,則0~4 min的平均反應(yīng)速率v(CO)=______mol·L-1·min-1。
(2)如圖中4~5min之間該反應(yīng)________(填“是”或“否”)處于平衡狀態(tài),判斷理由________________________________________________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
在一個容積固定的反應(yīng)器中,有一可左右滑動的密封隔板,左、右兩側(cè)分別進行如下可逆反應(yīng):2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);
3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(g)+4H2(g)。左側(cè)中加入SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量分別為x mol、3.25mol、1mol;右側(cè)中加入9 mol的水蒸氣和適量的鐵粉(忽略鐵粉對容器體積的影響)。
當(dāng)x在一定范圍內(nèi)變化時,均可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度,使兩側(cè)反應(yīng)都達到平衡,并且隔板恰好處于反應(yīng)器位置2處。請?zhí)顚懸韵驴瞻祝?br />(1)若x=1.5,則左側(cè)反應(yīng)在起始時向__________(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向進行。欲使反應(yīng)維持向該方向進行,則x的取值范圍是________________。
(2)若x=2,則左側(cè)反應(yīng)在起始時向__________(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向進行,平衡時混合氣中SO2所占的體積分數(shù)為_________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題
工業(yè)上可以利用廢氣中的CO2為原料制取甲醇,其反應(yīng)方程式為:CO2+3H2CH3OH+H2O。請回答下列問題:
(1)已知常溫常壓下下列反應(yīng)的能量變化如下圖所示:
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題
(19分)釩有金屬“維生素”之稱,研究發(fā)現(xiàn)釩的某些化合物對治療糖尿病有很好的療效。
工業(yè)上設(shè)計將VOSO4中的K2SO4、SiO2、CuO雜質(zhì)除去并回收得到V2O5的流程如下:
請回答下列問題:
(1)步驟②、③的變化過程可表示為(HM為有機萃取劑):
VOSO4 (水層)+ 2HM(有機層) VOM2(有機層) + H2SO4 (水層)
步驟②中萃取時必須加入適量堿,其原因是 。
步驟③中X試劑為 。
(2)步驟④的離子方程式為
(3)該工藝流程中,可以循環(huán)利用的物質(zhì)有 和 。
(4)操作Ⅰ得到的廢渣,用 溶解,充分反應(yīng)后, ,(填寫系列操作名稱)稱量得到mg氧化銅。
(5)為了制得氨水,甲、乙兩小組選擇了不同方法制取氨氣,請將實驗裝置的字母編號和制備原理填寫在下表空格中。
| 實驗裝置 | 實驗藥品 | 制備原理 |
甲小組 | A | 氫氧化鈣、氯化銨 | 反應(yīng)的化學(xué)方程式為① |
乙小組 | ② | 濃氨水、氫氧化鈉固體 | 分析產(chǎn)生氨氣的原因③ |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題
(18分)鈦被譽為“二十一世紀的金屬”,用途廣泛。按下圖所示組成的產(chǎn)業(yè)鏈可以大大提高資源利用率并能減少環(huán)境污染。請回答下列問題:
(1)已知中FeTiO3元素的化合價為+3,鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的過程中________元素被氧化,每生產(chǎn)1. 9kgTiCl4消耗Cl2在標準狀況下的體積為________L。
則金屬Mg還原TiCl4制取金屬Ti (s)的熱化學(xué)方程式為___________.
(3)某化學(xué)興趣小組探究外界條件對合成甲醇反應(yīng)的影響。
①在300℃時,向體積為1L的密閉容器中加入2mol H2和1mol CO,CO和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。
則從反應(yīng)開始到建立平衡,v(H2)為___________ ;
該溫度下的化學(xué)平衡常
數(shù)為___________。
②在其它條件不變,只改變其中的一個條件,該小組同學(xué)
根據(jù)實驗繪制如下圖像,其中與事實相符的是為___________(填
序號)。
(4)電解飽和食鹽水是氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)。
①電解飽和食鹽水的離子方程式為為___________ 。
②電解時用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2~3,鹽酸的作用為為___________。(用必要的離子方程式和文字說明)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題
在1大氣壓390℃時,可逆反應(yīng): 2NO2 2NO+O2達到平衡,此時平衡混合氣體的密度是相同條件下H2密度的19.6倍,求NO2的分解率。
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