元素及其化合物基礎(chǔ)知識和應(yīng)用

1、元素及其化合物基礎(chǔ)知識和應(yīng)用（教師版）1. （2019四川蓉城聯(lián)考）半導(dǎo)體工業(yè)需要高純硅，粗硅中含有SiO2、Fe2O3、CuO、C等雜質(zhì)，提純硅的方法比較多，其中三氯氫硅（有一定毒性）氫還原法和四氯化硅氫還原法應(yīng)用較為廣泛，下面是實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)上三氯氫硅氫還原法的基本原理：已知：Si+3HCI SiHCl3+H2（主要反應(yīng)）280J20T?Si+4HCI : SiCl4+2H2（次要反應(yīng)）2NaCI+H 2SO4（濃）=Na2SO4+2HCI f 典型硅的重要化合物的部分性質(zhì)如下表：熔點(diǎn)（C）沸點(diǎn)（C）溶解性SiHCl3-12733易溶于多數(shù)有機(jī)溶劑SiCl4-2377易溶于多數(shù)有機(jī)溶劑（1

2、）粗硅在提純前，需要進(jìn)行酸、堿預(yù)處理，其目的是 （2）下列裝置在實(shí)驗(yàn)室可用于制備HCI氣體的是 （填字母代號）。在11001200C條件下，利用圖 B在石英管中可以獲得硅，寫出該反應(yīng)的方程式 ;其燒杯中水的作用是 ;該裝置使用石英管而不是普通玻璃管的原因是 。（4）三氯氫硅氫還原法用SiHCI3在圖B中制硅，不足之處有 （任意回答一點(diǎn)即可）。（5）SiCI 4與氫氣反應(yīng)也能得到硅，但反應(yīng)所需溫度不同，在工業(yè)上往往將三氯氫硅中混入的SiCI4分離后再與氫氣反應(yīng)，你認(rèn)為最好的分離方法是 。祉里1哼g巒（6）工業(yè)上如果用四氯化硅氫還原法制硅，其原理如下：該方法與用三氯氫 硅氫還原法比較，其缺點(diǎn)至少有

3、兩處，分別是【解析】（1）根據(jù)題干得粗硅中含有雜質(zhì)，F(xiàn)e2O3、CuO能與酸反應(yīng)，Si02能與堿反應(yīng)，故答案為：除去粗硅中Si02、Fe2O3、CuO等雜質(zhì)；（2）由題干得，實(shí)驗(yàn)室中制備 HCI氣體是用固體 NaCI和液體（濃硫酸）加 熱的反應(yīng)，可選用裝置 b，實(shí)驗(yàn)室制備HCI也可采用向濃鹽酸中滴加濃硫酸，則選用裝置a,故可選用的裝置1100-120DX：為：a、b ；由圖示得反應(yīng)的方程式為：SiHCI 3+H2Si+3HCI ；其燒杯中水的作用是： 加熱SiHCI 3，以便使之變成蒸汽進(jìn)入石英管；該裝置使用石英管而不是普通玻璃管的原因是：反應(yīng)溫度較高，普通玻璃不能承受該高溫；（4）由題干信息

4、知三氯氫硅有毒，該裝置不足之處在于：沒有進(jìn)行尾氣處理；（5 ）根據(jù)題干信息三氯氫硅和SiCI4沸點(diǎn)相差較大，最好的分離方法是蒸餾；（6）由上述分析及題干信息知該方案的不足之處在于：使用了有毒氣體；三氯氫硅氫還原法中HCI和H2可以直接循環(huán)利用，節(jié)約了成本，而四氯化硅氫還原法中沒有可循環(huán)利用的原料?！敬鸢浮浚?）除去粗硅中SiO2、 Fe2O3、CuO等雜質(zhì)（2） a、b SiHCI 3+H2Si+3HCI（3） 加熱SiHCI 3,以便使之變成蒸汽進(jìn)入石英管反應(yīng)溫度較高，普通玻璃不能承受該高溫（4）沒有進(jìn)行尾氣處理（5）蒸餾（6） 使用了有毒氣體；三氯氫硅氫還原法中HCI和H2可以直接循環(huán)利用

5、，節(jié)約了成本，而四氯化硅氫 還原法中沒有可循環(huán)利用的原料2. （ 2019河南聯(lián)考）氰化鈉是一種重要的基本化工原料，同時也是一種劇毒物質(zhì)。一旦泄漏需要及時處理，一般可以通過噴灑雙氧水或過硫酸鈉（Na2S2O8）溶液來處理，以減輕環(huán)境污染。I已知：氯化鈉是一種白色結(jié)晶顆粒，化學(xué)式為NaCN，有劇毒，易溶于水，水溶液呈堿性，易水解生成氰化氫。（1）請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明 N、C元素的非金屬性強(qiáng)弱： 。（2）NaCN用雙氧水處理后，產(chǎn)生一種酸式鹽和一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，該反應(yīng)的離子方程式是。n 工業(yè)制備過硫酸鈉的反應(yīng)原理如下：主反應(yīng)：（NH 4）2S2O8+2NaOH 亠二Na2S2O8+2

6、NH 31十 2出0畐 U反應(yīng)：2NH3+3Na2S2O8+6NaOH6Na2SO4+6H2O+N 2某化學(xué)興趣小組利用上述原理在實(shí)驗(yàn)室制備過硫酸鈉并檢測用過硫酸鈉溶液處理后的氰化鈉廢水是否達(dá) 標(biāo)排放。（實(shí)驗(yàn)一）實(shí)驗(yàn)室通過如圖所示裝置制備Na2S2O8。(3) 裝置b的作用是。(4) 裝置a中反應(yīng)產(chǎn)生的氣體需要持續(xù)通人裝置c的原因是 。(5) 上述裝置中還需補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)儀器或裝置有 (填字母)。A溫度計(jì) B洗氣瓶 C.水浴裝置D.酒精燈(實(shí)驗(yàn)二)測定用過硫酸鈉溶液處理后的廢水中氰化鈉的含量。已知：廢水中氰化鈉的最高排放標(biāo)準(zhǔn)為0.50mg L-。Ag+2CN-=Ag(CN) 2-, Ag+|-=A

7、gl J, Agl 呈黃色，且 CN-優(yōu)先與 Ag+ 反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)如下：取 lOO.OOmL處理后的氰化鈉廢水于錐形瓶中，并滴加幾滴Kl溶液作指示劑用1.00 10-4mol L-1的標(biāo)準(zhǔn)AgNO3溶液滴定，消耗AgNO 3溶液的體積為1.50mL。(6) 滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是 。(7) 處理后的廢水中氰化鈉的濃度為 mg L-1;處理后的廢水是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)?(填是”或否”?！窘馕觥?1)取少量碳酸氫鈉于試管中，加入稀硝酸，有無色氣泡產(chǎn)生，說明硝酸酸性強(qiáng)于碳酸，非金屬性越強(qiáng)，該元素的最高價氧化物的水化物的酸性越強(qiáng)，則非金屬性：NC ;故答案為：NC ;NaCN用雙氧水處理后，產(chǎn)生一種酸式鹽和一種能

8、使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，即反應(yīng)生成了HCO3和NH3,離子方程式為：CN- +H2O2+H2O=HCO3+NH 3 T;故答案為：CN-+H2O2+H2O=HCO3+NH 3 T; (3)由于氨氣極易溶于 水，使體系內(nèi)壓強(qiáng)快速減小，易發(fā)生倒吸，所以b裝置是安全瓶，防止倒吸；故答案為：作安全瓶，防止倒吸；裝置a中反應(yīng)產(chǎn)生的02,將三頸燒瓶中產(chǎn)生的 NH3及時排出，減少副反應(yīng)的發(fā)生；故答案為：將三頸燒瓶 中產(chǎn)生的NH3及時排出，減少副反應(yīng)的發(fā)生；(5)根據(jù)題目信息提示可知，制備反應(yīng)需要在 55C的條件下進(jìn)行，所以需要控制溫度不能超過 90C，需要水浴加熱、溫度計(jì)和酒精燈；故答案為：ACD

9、; (6)用硝酸銀溶液滴定的過程中，當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜗跛徙y溶液時，溶液中出現(xiàn)淡黃色沉淀，且半分鐘內(nèi)沉淀不消失時，說明已經(jīng)滴定到終點(diǎn)；故答案為：滴入最后一滴硝酸銀溶液時，溶液中出現(xiàn)淡黃色沉淀，且半分鐘內(nèi)沉淀不消失；根據(jù)化學(xué)計(jì)量關(guān)系可知，Ag+2CN- ,n (AgNO3)=1.00 KT4mol L_1 XQ.0015mL=1.5 W- 7mol，即 n (NaCN)=2 n(AgNO 3)=0.147g/L ；1.5 W7mol 2=3.0 10-7mol, m(NaCN)=3.0 xW-7mol X49g/mol=1.47 1&5g,氰化鈉的濃度為:0.147g/L v 0.50mg/L，所以

10、已達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。故答案為：0.147,是。【答案】(1)取少量碳酸氫鈉于試管中，加入稀硝酸，有無色氣泡產(chǎn)生，說明硝酸酸性強(qiáng)于碳酸，非金屬性NC(2) CN-+H2O2+H2O=HCO3+NH 3f(3 )作安全瓶，防止倒吸(4) 將三頸燒瓶中產(chǎn)生的NH3及時排出，減少副反應(yīng)的發(fā)生(5) ACD(6) 滴入最后一滴硝酸銀溶液時，溶液中出現(xiàn)淡黃色沉淀，且半分鐘內(nèi)沉淀不消失(7) 0.147 是3. ( 2019安徽阜陽三中二模)醋酸亞鉻水合物 Cr(CH 3COO)22 2出0(相對分子質(zhì)量為 376)是一種氧氣吸 收劑，為紅棕色晶體，潮濕時易被氧化，微溶于乙醇，不溶于水和乙醚(易揮發(fā)的有機(jī)溶劑)

11、。其制備裝置及步驟如下： 待三頸燒瓶內(nèi)的溶液由深綠色 (Cr3+)變?yōu)榱了{(lán)色(Cr2+)時，將溶液轉(zhuǎn)移至裝置乙中，當(dāng)出現(xiàn)大量紅棕色晶 體時，關(guān)閉分液漏斗的旋塞。 將裝置乙中混合物快速過濾、洗滌和干燥，稱量得到Cr(CH 3COO)22 2H2O。 檢查裝置氣密性后，往三頸燒瓶中依次加入過量鋅粒、適量CrCl3溶液。 關(guān)閉K2,打開Ki,旋開分液漏斗的旋塞并控制好滴速。(1) 正確的實(shí)驗(yàn)步驟為：。(2) 裝置甲中連通管 a的作用是。(3) 三頸燒瓶中的Zn除了與鹽酸生成 H2外，發(fā)生的另一個反應(yīng)的離子方程式為 (4 )實(shí)現(xiàn)步驟 中溶液自動轉(zhuǎn)移至裝置乙中的實(shí)驗(yàn)操作為 。(5) 步驟目的是。(6)

12、洗滌產(chǎn)品時，依次用去氧的冷蒸餾水、無水乙醇、乙醚，目的是。(7 )已知其它反應(yīng)物足量，實(shí)驗(yàn)時取用的CrCl3溶液中含溶質(zhì)9.51g ,實(shí)驗(yàn)后得干燥純凈的Cr(CH 3COO)22 2H2O 9.48g，則該實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為 (不考慮溶解的醋酸亞鉻水合物)(用百分?jǐn)?shù)表示，保留3位有效數(shù)字)?！窘馕觥?1)裝置甲：分液漏斗盛裝稀鹽酸，在圓底燒瓶中和鋅反應(yīng)Zn+2HCl=ZnCI 2+H2 f,同時發(fā)生2CrCl 3+Zn=2CrCl2+ZnCI 2，生成氫氣，用來增大壓強(qiáng) 把生成 的 CrCl2溶液壓 入裝置乙 中；裝置乙 ：2Cr2+4CH3COO-+2H2O=Cr(CH 3COO)22 2

13、H2OJ,裝置丙是保持裝置壓強(qiáng)平衡，同時避免空氣進(jìn)入，故正確的實(shí)驗(yàn)步驟為：；(2)裝置甲中連通管 a的作用是平衡氣壓，使分液漏斗中的鹽酸順利流下；(3)裝置甲：分液漏斗盛裝稀鹽酸，在圓底燒瓶中和鋅反應(yīng)Zn+2HCI=Z nCI 2+H2T,同時發(fā)生 2CrCl3+Z n=2CrCl2+Z nCI 2，該反應(yīng)的離子反應(yīng)為：2Cr3+Z n=2Cr2+Z n2+; (4)實(shí)驗(yàn)開始生成 H2氣后，為使生成的CrCl2溶液與CHsCOONa溶液順利混合，打開 K2關(guān)閉Ki，把生成的CrCl2溶液壓入裝置乙中反應(yīng)， 故答案為：關(guān)閉ki，打開k2； (5)步驟目的是讓Zn與鹽酸反應(yīng)生成的 H2排盡裝置內(nèi)的

14、空氣，防止產(chǎn)品被氧 化；(6)醋酸亞鉻水合物不溶于冷水和醚，微溶于醇，易溶于鹽酸，所以可以選用冷水、無水乙醇和乙醚洗滌Cr(CH 3COO)22 2H2O產(chǎn)品，洗滌產(chǎn)品時，依次用去氧的冷蒸餾水、無水乙醇、乙醚，目的是為了去除可溶性雜質(zhì)和水分；(7) CrCl3為=0.06mol，得到CrCl2為0.06mol，而CHsCOONa為1.5mol，由方程式可知CH3COONa足量，則理論上可以得到Cr(CH 3COO)22 2H2O的質(zhì)量為0.06mol &5 X76g/mol=11.28g，所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為.X100%=84.0%?！敬鸢浮?1)(2 )平衡氣壓，使分液漏斗中的鹽酸順利流下(3)

15、 2Cr3+Zn=2Cr2+Zn2+(4) 關(guān)閉Ki,打開K2(5) 讓Zn與鹽酸反應(yīng)生成的 H2排盡裝置內(nèi)的空氣，防止產(chǎn)品被氧化(6) 為了去除可溶性雜質(zhì)和水分(7) 84.0%4. (2019江蘇卷)以 CI2、NaOH、(NH 2)2CO (尿素)和 SO2為原料可制備 N2H4 H2O (水合肼)和無水Na2SO3,其主要實(shí)驗(yàn)流程如下:步裁1步金11步Uni-*-Nft2CCh-NaOH瘩液水合腓溶液-NuiSOj已知：CI2+2OH-=ClO-+Cl- +H2O 是放熱反應(yīng)。N2H4 H2O沸點(diǎn)約118 C,具有強(qiáng)還原性，能與 NaCIO劇烈反應(yīng)生成 N2。(1) 步驟I制備NaCI

16、O溶液時，若溫度超過 40 C , CI2與NaOH溶液反應(yīng)生成 NaCIO 3和NaCI，其離子方程式為 ;實(shí)驗(yàn)中控制溫度除用冰水浴外，還需采取的措施是(2) 步驟n合成N2H4H2O的裝置如圖-1所示。NaCIO堿性溶液與尿素水溶液在 40C以下反應(yīng)一段時間后，再迅速升溫至 110C繼續(xù)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中通過滴液漏斗滴加的溶液是 ;使用冷凝管的目的是。ffl-l(3) 步驟W用步驟川得到的副產(chǎn)品 Na2CO3制備無水Na2SO3 (水溶液中 H2SO3、HS03、SO3隨 pH 的分布如圖-2所示，Na2SO3的溶解度曲線如圖-3所示)。圖SO2的實(shí)驗(yàn)操作為邊攪拌邊向 Na2CO3溶液中通入 S

17、O2制備NaHSO3溶液。實(shí)驗(yàn)中確定何時停止通請補(bǔ)充完整由 NaHSO3溶液制備無水 Na2SO3的實(shí)驗(yàn)方案： ，用少量無水乙醇洗滌，干燥，密封包裝?！窘馕觥?步驟I中Cl2與NaOH溶液反應(yīng)制備 NaCIO ；步驟II中的反應(yīng)為NaCIO堿性溶液與尿素水溶液 反應(yīng)制備水合肼，；步驟III分離出水合肼溶液；步驟 IV由SO2與Na2CO3反應(yīng)制備Na2SO3。(1 )溫度超過40 C, CI2與NaOH溶液發(fā)生歧化反應(yīng)生成 NaCIO 3、NaCI和H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3Cl2+6NaOH=A=5NaCI+NaCIO 3+3H2O，離子方程式為 3CI2+6OH-=5C+CIO3+3H

18、 2O。由于 CI2與 NaOH 溶 液的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為了減少NaCIO3的生成，應(yīng)控制溫度不超過40C、減慢反應(yīng)速率；實(shí)驗(yàn)中控制溫度除用冰水浴外，還需采取的措施是：緩慢通入CI2。(2)步驟II中的反應(yīng)為NaCIO堿性溶液與尿素水溶液反應(yīng)制備水合肼，由于水合肼具有強(qiáng)還原性、能與NaCIO劇烈反應(yīng)生成 N2，為了防止水合肼被氧化，應(yīng)逐滴滴加NaCIO堿性溶液，所以通過滴液漏斗滴加的溶液是NaCIO堿性溶液。NaCIO堿性溶液與尿素水溶液在 110C繼續(xù)反應(yīng)，N2H4 H2O沸點(diǎn)約118C，使用冷凝管的目的：減少水合肼的揮發(fā)。(3)向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液，根據(jù)圖示溶液 pH約為4時，HSO3的摩爾分?jǐn)?shù)最大，則溶液的pH約為4時停止通入SO2；實(shí)驗(yàn)中確定何時停止通入 SO2的實(shí)驗(yàn)操作為：測量溶液的pH ,若pH約為4,停止通SO2。由NaHSO3 溶液制備無水 Na2SO3，首先要加入NaOH將NaHSO3轉(zhuǎn)化為Na2SO3，根據(jù)含硫微粒與 pH的關(guān)系，加入NaOH 應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH約為10；根據(jù)Na2SO3的溶解度曲線，溫度高于34C析出Na2SO3,低于34C析出Na2SO3 7H2O, 所以從Na2SO3溶液中獲得無水 Na2SO3應(yīng)控制溫度高于 34C。由NaHSO3溶