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题型:填空题
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填空题

阅读下面的信息,推断元素及有关物质,按要求回答物质:

信息①:X、Y、Z、W是常见的短周期元素,其原子序数依次增大,且原子核外最外层电子数均不少于2。

(1)根据信息①:X一定不是______________(填序号)

A、氢 B、碳 C、氧 D、硫

信息②:上述四种元素的单质均能在足量的氧气中燃烧,生成的四种氧化物中,有两种能溶于稀硫酸,三种能溶于浓氢氧化钠溶液,氧化物的相对分子质量都大于26。

(2)这四种元素中是否可能有一种是铝元素?_______________________________。

信息③:向上述四种元素单质组成的混合物中加入足量盐酸溶液,固体部分溶解,过滤,向滤液中加入过量的烧碱溶液,最终溶液中析出白色沉淀。

(3)白色沉淀物的化学式为_________________。

信息④:向上述四种元素单质组成的混合物中加入足量烧碱溶液,固体部分溶解,过滤,向滤液中加入过量的盐酸溶液,最终溶液中析出白色沉淀。

(4)生成白色沉淀物的离子方程式为____________________________。

信息⑤:X与W同主族

(5)X与浓硫酸加热时反应的化学方程式为_____________________________。

正确答案

(1)AD

(2)可能

(3)Mg(OH)2(4)SiO32-+2H++2H2O==H4SiO4↓或SiO32-+2H+==H2SiO3

(5)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O

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填空题

清洗和制绒是硅晶片制作的重要步骤之一,硅片化学清洗的主要目的是除去硅片表面杂质(如某些有机物,无机盐,金属、Si、SiO2粉尘等)。常用的化学清洗剂有高纯水、有机溶剂、双氧水、浓酸、强碱等。其中去除硅的氧化物,通常用一定浓度的HF溶液,室温条件下将硅片浸泡1至数分钟。制绒是在硅片表面形成金字塔形的绒面,增加硅对太阳光的吸收。单晶制绒通常用NaOH,Na2SiO3等混合溶液在75~90℃反应25~35 min,效果良好。

回答下列问题

(1)能否用玻璃试剂瓶来盛HF溶液,为什么?用化学方程式加以解释                          

(2)写出晶片制绒反应的离子方程式                                   ,对单晶制绒1990年化学家Seidel提出了一种的电化学模型,他指出Si与NaOH溶液的反应,首先是Si与OH反应,生成SiO44,然后SiO44迅速水解生成H4SiO4。基于此原理分析反应中氧化剂为                    

(3)本校化学兴趣小组同学,为验证Seidel的理论是否正确,完成以下实验:

 

结论:从实验上说明碱性水溶液条件下,H2O可作                剂;NaOH作              剂,降低反应            。高温无水环境下,NaOH作              剂。

(4)在太阳能电池表面沉积深蓝色减反膜——氮化硅晶膜。常用硅烷(SiH4)与氨气(NH3)在等离子体中反应。硅烷是一种无色、有毒气体,常温下与空气和水剧烈反应。下列关于硅烷、氮化硅的叙述不正确的是               

A.在使用硅烷时要注意隔离空气和水,SiH4能与水发生氧化还原反应生成H2

B.硅烷与氨气反应的化学方程式为:3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2↑,反应中NH3作氧化剂;

C.它们具有卓越的抗氧化、绝缘性能和隔绝性能,化学稳定性很好,不与任何酸、碱反应;

D.氮化硅晶体中只存在共价键,Si3N4是优良的新型无机非金属材料。

正确答案

(10分,除标记外,其余每空2分)(1)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

(2)Si+2OH+H2O=SiO32-+2H2↑;NaOH;

(3)氧化  催化  活化能   氧化(每空各1分)    (4)C

试题分析:(1)因为氢氟酸能和二氧化硅反应,从而腐蚀玻璃,反应的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,因此不能用玻璃试剂瓶来盛HF溶液。

(2)硅单质能和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气,所以晶片制绒反应的离子方程式为Si+2OH+H2O=SiO32-+2H2↑;Si与OH反应,生成SiO44,这说明在反应中氧化剂应该是氢氧化钠。

(3)水蒸汽在600℃时可使粉末状硅缓慢氧化并放出氢气,而普通玻璃器皿中的水仅因含有从玻璃中溶出的微量的碱便可使粉末状硅在其中,这说明在碱性水溶液条件下,H2O可作氧化剂。少量的氢氧化钠可以加快反应速率,这说明氢氧化钠通过降低反应的活化能,起催化剂的作用。在野外环境里,用较高百分比的硅铁粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH,点着后焖烧,可剧烈放出H2,这说明在高温无水环境下,NaOH起氧化剂的作用,与硅反应放出氢气。

(4)A、硅烷在常温下与空气和水剧烈反应,因此在使用硅烷时要注意隔离空气和水,这是由于SiH4能与水发生氧化还原反应生成H2,A正确;B、在反应3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2↑中,氨气中氢元素的化合价从+1价降低到0价得到电子,所以反应中NH3作氧化剂,硅烷是还原剂,B正确;C、氮化硅的性质稳定,但硅烷的性质很活泼,常温下与空气和水剧烈反应,因此选项C不正确;D、氮和硅都是非金属,因此氮化硅晶体中只存在共价键,Si3N4是优良的新型无机非金属材料,D正确,答案选C。

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题型:简答题
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简答题

单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用焦炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450~500 ℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。

相关信息如下:

a.四氯化硅遇水极易水解;

b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;

c.有关物质的物理常数见下表:

 

请回答下列问题:

(1)写出装置A中发生反应的离子方程式  ____________________________。

(2)装置A中g管的作用是________;装置C中的试剂是________;装置E中的h瓶需要冷却的理由是________________________________________。

(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是________(填写元素符号)。

(4)为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素还原成Fe2,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式是:5Fe2+MnO4+8H=5Fe3+Mn2+4H2O

滴定前是否要滴加指示剂?________(填“是”或“否”),请说明理由______________________。

②某同学称取5.000 g残留物,经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液,移取25.00 mL试样溶液,用1.000×102 mol·L1 KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00 mL,则残留物中铁元素的质量分数是________。

正确答案

(1)MnO2+4H+2Cl Mn2+Cl2↑+2H2O

(2)平衡压强 浓硫酸 使SiCl4冷凝 (3)Al、P、Cl

(4)①否 KMnO4溶液自身可作指示剂 ②4.480%

(1)A装置是制备Cl2的,注意要求写的是MnO2与浓盐酸的“离子方程式”。

(2)装置A中“g”管的作用是“使分液漏斗与圆底烧瓶压强保持一致,便于液体顺利滴下”,简单说就是“平衡压强”。B是除杂装置,除去Cl2中的HCl气体,C就是干燥装置。干燥Cl2一般用浓硫酸。由于反应温度是450~500 ℃,此时SiCl4是气体,而题目表格中SiCl4通常应是液态的,故装置E中h瓶需要冷却的理由应是便于分离得到SiCl4

(3)根据已知条件AlCl3、FeCl3、PCl5都会在精馏后的残留物中存在,注意要先答上Cl,容易遗漏。

(4)①由于紫色的KMnO4溶液反应后颜色会褪去,所以不用滴加指示剂。

②根据KMnO4的用量计算出Fe2的用量,再算其质量分数,属于典型的常见计算,略。

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填空题

现有NaCl、Na2O2、NaHCO3和Na2SiO3等多种重要的化合物。请用化学式填空: 

(1) 常作为潜水艇和呼吸面具中氧气来源的淡黄色固体是___________; 

(2) 常用于焙制糕点,也可用作抗酸药的是___________; 

(3) 可用于制备硅胶和木材防火剂的是___________。

正确答案

(1) Na2O2

(2) NaHCO3

(3) Na2SiO3

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填空题

(12分)回收再利用锗产品加工废料,是生产GeO2的重要途径,其流程如下图。

(1)Ge2+与氧化剂H2O2反应生成Ge4+,写出该反应的离子方程式:                   

                       ▲              

(2)蒸馏可获得沸点较低的GeCl4,在此过程中加入浓盐酸的原因是:                  

                      ▲              

(3)GeCl4水解生成GeO2·nH2O,此过程用化学方程式可表示为:           ▲        。温度对GeCl4的水解率产生的影响如右图所示。为控制最佳的反应温度,实验时可采取的措施为    ▲    。(填字母)

A.用冰水混合物     B.49℃水浴          C.用冰盐水

(4)根据下表1 中不同pH下二氧化锗的溶解率,结合Ge在元素周期表中的位置及“对角线”法则,分析GeO2溶解率随pH 变化的原因          ▲          ,用离子方程式表示pH>8时GeO2溶解率增大可能发生的反应                ▲                  

表1  不同pH下二氧化锗的溶解率

正确答案

(1)Ge2++H2O2+2H+=Ge4++2H2O (2)抑制GeCl4水解

(3)GeCl4+ (2+n) H2O = GeO2·nH2O+ 4HC1     C

(4)二氧化锗具有两性,  GeO2+2OH­=GeO+H2O

(1)根据氧化还原反应的本质:锗的失去电子,化合价上升;则氧得到电子,化合价下降生成水。再根据化学反应前后原子守恒,可配平化学反应:Ge2++H2O2+2H+=Ge4++2H2O

(2)-(3):由于GeCl4强酸弱碱盐,在加热的很容更易发生水解反应,即,当加入浓盐酸可以抑制反应向右进行,即抑制水解。温度越低越不利于水解反应,冰盐水可以降低冰的凝固点,使温度更低。所以选C。

(4)锗的对角是铝,氧化铝是两性金属氧化物,既可以与酸反应,又可以与碱反应。所以氧化锗是两性氧化物,既可以与酸反应,又可以与碱反应,且酸碱性越强反应越剧烈。当pH>8时,生成偏锗酸盐和水,即GeO2+2OH­=GeO32-+H2O。

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