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20.晶體硅是信息科學和能源科學中的一種重要材料,可用于制芯片和太陽能電池等,.以下是工業上制取純硅的一種方法.

已知:在一定條件下可發生反應:Si(s)+3HCl(g)?SiHCl3(g)+H2(g)△H<0
Ⅰ.反應②、③均需要加熱,有如下兩個溫度區間分別供兩反應選擇,你認為反應②應選擇a
(填序號字母),原因是因反應Si(s)+3HCl(g)?SiHCl3(g)+H2(g)△H<0,溫度較低時反應向正向進行程度較大,有利于SiHCl3的生成;
a.520~530K           b.1350~1360K
Ⅱ.現在實驗室模擬工業上粗硅提純的過程,已知SiHCl3遇水強烈水解,其他相關數據如下表所示:
物質SiCl4SiHCl3AlCl3FeCl3
沸點/℃57.733.0-315
升華溫度/℃--180300
(1)現用如下裝置(如圖1)進行模擬反應②的過程.實驗室制HCl的反應原理為:
2NaCl(s)+H2SO4(濃) QUOTE 2HCl↑+Na2SO4

A中是HCl的發生裝置,你認為應選擇下列哪套裝置?d(填裝置的序號字母),裝置D中堿石灰的作用為吸收剩余HCl、防止空氣中的水蒸氣進入C裝置造成SiHCl3的水解;
(2)已知液態粗品SiHCl3中含有雜質SiCl4、AlCl3、FeCl3等,則流程中操作①為分餾(填操作名稱),下列不是該操作所需的儀器是(如圖2)bd(填裝置序號字母);
a.冷凝管    b.圓底燒瓶  c.蒸餾燒瓶  d.分液漏斗   e.溫度計  f.接受器
(3)用SiHCl3與H2反應制備純硅的裝置如圖3:
①按圖示組裝好儀器后,下列實驗步驟的正確順序為dbacef(填步驟的序號字母),
a.打開甲裝置分液漏斗旋塞,滴加稀硫酸,反應生成H2;
b.向裝置中添加藥品;
c.打開丙裝置分液漏斗的旋塞,滴加SiHCl3,并加熱相應裝置;
d.檢查裝置氣密性;
e.停止向丙裝置滴加SiHCl3,并停止加熱相應裝置;
f.停止通H2
步驟c中需要加熱的裝置為丙、。ㄌ钛b置序號“甲”、“乙”、“丙”、“丁”)
②該套裝置的設計缺陷是無尾氣處理裝置.

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19.硫酸銅溶液常用于農業上制波爾多液.如圖1是用廢銅料(鐵、銅混合物)來生產硫酸銅的過程,請根據圖示回答下列問題.
(1)試劑X的化學式為H2SO4,操作①的名稱為過濾.
(2)甲同學認為途徑Ⅰ比途徑Ⅱ更為合理,其理由是ad(填編號)
a.對環境污染少      b.反應速率快
c.銅的利用率高      d.硫酸的利用率高
(3)實驗室用濃硫酸與銅反應,采用圖2裝置制備并收集干燥的SO2氣體.
①A裝置的名稱分液漏斗.
②連接上述儀器的正確順序是(填各接口處的字母):a接d,e接b,c接g,f接h.
③反應終止后,發現燒瓶中有黑色物質出現,其中可能含有CuO、CuS等雜質.已知硫化銅不與H+反應,與足量稀硝酸反應生成Cu2+、+6價的S和NO氣體,該反應的離子方程式為3CuS+8H++8NO3-=3Cu2++3SO42-+8NO↑+4H2O.利用所給試劑設計實驗,檢測黑色物質中是否存在CuS.其方案為:將燒瓶中混合物加入到蒸餾水中,充分反應后過濾,向濾渣中加入足量的稀硝酸,振蕩靜置,取上層清液少許于試管中,加入幾滴氯化鋇溶液,若產生白色沉淀,則證明黑色物質中存在CuS(補充實驗操作、現象和結論).
供選擇的試劑:稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、氯化鋇溶液、硝酸銀溶液

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18.某化學活動小組用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液制取次氯酸鈉溶液,設計如圖1所示裝置進行實驗.

(1)電源中,a電極名稱是負極.
(2)反應時,生成次氯酸鈉的離子方程式為Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O.
該小組同學利用制得的次氯酸鈉溶液處理含氰廢水,并測定含氰廢水的處理百分率.利用圖2所示裝置進行實驗.連接下圖中各儀器,檢查氣密性,各裝置都裝好藥品.將CN-的濃度為0.2000mol•L-1的含氰廢水100mL與100mL NaClO溶液(過量)置于裝置1的錐形瓶中充分反應.打開分液漏斗活塞,滴入100mL稀H2SO4,關閉活塞.
已知裝置1中發生的主要反應依次為:
CN-+ClO-═CNO-+Cl-
2CNO-+2H++3C1O-=N2↑+2CO2↑+3C1-+H2O
可能還有的反應:Cl-+ClO-+H+=Cl2+H2O
(3)從左向右,各裝置的接口順序為a-d-e-b-c-g-h-f
(4)裝置2中的NaOH溶液的作用是防止空氣中的CO2被裝置3中的Ba(OH)2溶液吸收
(5)裝置5的作用為除去CO2中的Cl2
(6)反應結束后,(從裝置2)緩緩通入空氣的目的是保證生成的CO2全部被Ba(OH)2 溶液吸收
(7)若測得裝置3中Ba(OH)2溶液增重0.7g,則含氰廢水被處理的百分率為0.795.

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17.工業上可以利用菱鎂礦(主要成分為MgCO3)制取MgSO4•7H2O,其流程如圖1:

(1)操作①的名稱為過濾;步驟②需要冷卻至30℃的原因是降低MgSO4•7H2O溶解度,使其析出;步驟③不使用更高溫度的原因是避免失去結晶水
(2)如果產品的純度不合格,可用如下過程提純:粗品 $→_{分離}^{水、加熱}$ 溶液 $→_{分離}^{冷卻}$ 純MgSO4•7H2O,這種提純方法的名稱為重結晶
(3)產品的純度嚴重依賴于菱鎂礦中MgCO3的含量,實驗室可采用如圖2裝置測定菱鎂礦中MgCO3的含量.
①D中試劑最好選用稀硫酸
②通入的氣體A可以是a d(填字母代號)
a、H2           b、空氣            c、水煤氣              d、N2
③實驗中需要測定的物理量有菱鎂礦樣品質量、實驗前后E裝置質量
④實驗結果偏高的原因可能是E吸收了空氣中的水蒸汽或二氧化碳
⑤另有一種測定方法是:將菱鎂礦溶于稀鹽酸,加入過量氫氧化鈉溶液,通過測定氫氧化鎂沉淀的質量計算純度.已知溶液中Mg2+(0.1mol/L)開始沉淀的pH為10,則要保證溶液中Mg2+完全沉淀,溶液的pH至少為12.

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16.K2CO3有廣泛的用途.
(1)鉀肥草木灰中含有K2CO3、K2SO4、KCl等.將草木灰用水浸取,過濾、蒸發得濃縮液.
①該濃縮液呈堿性的原因用離子方程式表示為CO32-+H2O?HCO3-+OH-,HCO3-+H2O?H2CO3+OH-
②檢驗該濃縮液中Cl-所用的試劑有ABD.
A.AgNO3溶液B.硝酸C.鹽酸
D.Ba(NO32溶液E.BaCl2溶液
(2)工業上曾利用如下反應生產碳酸鉀:K2SO4+C+CaCO3→K2CO3+X+CO2↑(未配平),已知X為兩種元素組成的化合物,則X的化學式為CaS;反應中氧化劑與還原劑物質的量之比為1:2.
(3)離子膜電解-炭化法是目前生產碳酸鉀的常用的方法.
第一步:精制KCl溶液粗KCl中含有Ca2+、Mg2+等離子,按以下流程精制:

已知:加入K2CO3后,溶液中部分Mg2+轉化為MgCO3沉淀.
Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,Ksp(MgCO3)=6.8×10-6
①操作Ⅰ的名稱是過濾.
②當加入KOH后,溶液中n(CO32-)增大,主要原因是Ksp[Mg(OH)2]比Ksp[MgCO3]小,加入KOH后,MgCO3轉化為Mg(OH)2而導致n(CO32-)增大(或其他合理答案,如:MgCO3(s)?Mg2+(aq)+CO32-(aq),加入KOH,Mg2+與OH-結合生成更難溶的Mg(OH)2,使平衡正移,n(CO32-)增大).
第二步:電解精制后的KCl溶液制取KOH,其它產物制取鹽酸.
第三步:將KOH與CO2反應轉化為KHCO3,再將KHCO3分解得到產品.
③離子膜電解-炭化法的整個過程中,可以循環利用的物質有鹽酸、CO2

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15.實驗室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液與過量氨水反應制備MgAl2O4,主要流程如圖1

(1)為使Mg2+、A1 3+同時生成沉淀,應先向沉淀反應器中加入B(填“A”或“B”),再滴加另一反應物.
(2)如圖2所示,過濾操作中的一處錯誤是漏斗下端尖嘴未緊貼燒杯內壁.
(3)判斷流程中沉淀是否洗凈所采取的方法是取少量最后一次洗滌液,加入AgNO3溶液(或磷酸酸化的AgNO3溶液),若生成白色沉淀,則說明沒有洗滌干凈;若沒有沉淀生成,則說明已經洗滌干凈.
(4)高溫焙燒時,用于盛放固體的儀器名稱是坩堝.
(5)無水AlCl3(183°C升華)遇潮濕空氣即產生大量白霧,實驗室可用下列裝置制備:

裝置 B中盛放飽和NaCl溶液,該裝置的主要作用是除去HCl.F中試劑的作用是吸收水蒸氣.用一件儀器裝填適當試劑后也可起到F和G的作用,所裝填的試劑為堿石灰(或NaOH與CaO混合物).

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14.乙二酸(H2C2O4)俗名草酸,可用于除銹、織物漂白等.一種制備草酸的簡要流程如圖:

完成下列填空:
(1)步驟I生成甲酸鈉、步驟Ⅱ加熱放出H2,寫出操作Ⅱ的化學反應方程式.2HCOONa$\stackrel{△}{→}$Na2C2O4+H2
(2)步驟Ⅱ和 V都是過濾,濾渣分別為CaC2O4和CaSO4.寫出試劑a和試劑b的化學式.
試劑aCa(OH)2    試劑bH2SO4
(3)將草酸溶液經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌、干燥等操作,最終獲得草酸晶體.
(4)H2C2O4加熱分解的產物為CO2、CO、H2O.用純凈的草酸晶體不能證明有H2O生成,原因是草酸晶體中含有水.
(5)草酸晶體的純度測定:稱取草酸晶體0.250g置于燒杯中,并加一定量水溶解.將硫酸酸化的0.0400mol/L KMnO4溶液置于酸式滴定管中,滴定過程中生成CO2和MnSO4.終點時消耗KMnO4溶液25.00mL.則H2C2O4的含量為50.4%%.
(6)在滴定時,向草酸溶液中勻速滴入酸性KMnO4溶液,溶液的褪色速度總是先慢后快.推測上述現象與Mn2+離子有關.原因是生成的Mn2+對此反應起催化劑的作用.

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13.氫化鋰(LiH)在干燥的空氣中能穩定存在,遇水或酸能夠引起燃燒.某活動小組準備使用下列裝置制備LiH固體.

甲同學的實驗方案如下:
(1)儀器的組裝連接:上述儀器裝置接口的連接順序為e接a,b接f,g接d,加入藥品前首先要進行的實驗操作是檢驗裝置氣密性(不必寫出具體的操作方法);其中裝置B的作用是除去H2中的H2O和HCl.
(2)添加藥品:用鑷子從試劑瓶中取出一定量金屬鋰(固體石蠟密封),然后在甲苯中浸洗數次,該操作的目的是除去鋰表面的石蠟,然后快速把鋰放入到石英管中.
(3)通入一段時間氫氣后加熱石英管,在加熱D處的石英管之前,必須進行的實驗操作是收集c處排出的氣體并檢驗H2純度.
(4)加熱一段時間后停止加熱,繼續通氫氣冷卻,然后取出LiH,裝入氮封的瓶里,保存于暗處.采取上述操作的目的是為了避免LiH與空氣中的水蒸氣接觸而發生危險.(反應方程式:LiH+H2O=LiOH+H2↑),分析該反應原理,完成LiH與無水乙醇反應的化學方程式LiH+CH3CH2OH=CH3CH2OLi+H2↑.
(5)準確稱量制得的產品0.174g,在一定條件下與足量水反應后,共收集到氣體470.4mL(已換算成標準狀況),則產品中LiH與Li的物質的量之比為10:1.

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12.某化學課外小組用如圖裝置制取溴苯.
先向分液漏斗中加入苯和液溴,再將混合液慢慢滴入反應器A(A下端活塞關閉)中.
(1)寫出A中反應的化學方程式C6H6+Br2$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$C6H5Br+HBr. 
(2)觀察到A中的現象是反應液微沸有紅棕色氣體充滿A容器.
(3)實驗結束時,打開A下端的活塞,讓反應液流入B中,充分振蕩,目的是除去溶于溴苯中的溴,便于觀察溴苯的顏色,寫出有關的化學方程式Br2+2NaOH═NaBr+NaBrO+H2O.
(4)C中盛放CCl4的作用是除去溴化氫氣體中的溴蒸氣.能證明苯和液溴發生的是取代反應,而不是加成反應,可向試管D中加入AgNO3溶液,若產生淡黃色沉淀,則能證明.另一種驗證的方法是向試管D中加入石蕊試液,現象是溶液變紅色.

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11.S2Cl2是工業常用的硫化劑,廣泛應用于石油化工.實驗室制備S2Cl2的方法有兩種:
①CS2+3Cl2 $\stackrel{95~100℃}{→}$ CCl4+S2Cl2;  ②2S+Cl2$\stackrel{50~60℃}{→}$S2Cl2
已知S2Cl2不穩定,在水中易發生歧化反應(一部分硫元素化合價升高,一部分硫元素化合價降低)反應設計的幾種物質的熔、沸點如表:
物質SCS2CCl4  S2Cl2
沸點/℃4454777   137
熔點/℃113  一109   一23-77
實驗室利用如下裝置制備S2Cl2(部分夾持儀器已略去),回答下列問題:
(1)寫出A裝置中發生反應的離子方程式:MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O.
(2)D中冷凝管起到導氣和冷凝雙重作用,冷卻水進水口是a(填“a”或“b”)下列均為中學教材中的實驗.也可以采用類似D裝置的冷凝方式的有I、Ⅱ、Ⅲ(填序號)
Ⅰ.石油分餾Ⅱ.制取溴苯Ⅲ.制取乙酸乙酯Ⅳ.制備氨氣
(3)A部分儀器裝配時,放好鐵架臺后,應先固定酒精燈(填儀器名稱),整套裝置裝配完畢后,應先進行氣密性檢查,再添加試劑.實驗完畢,A中不再產生氯氣時,可拆除裝置.拆除時,最先的操作應當是將E中長導管移開液面.
(4)實驗過程中,若缺少C裝置,則發現產品渾濁不清,出現該現象的原因可用化學方程式表示為2S2Cl2+2H2O=3S↓+SO2↑+4HCl↑.實驗完畢,當把剩余濃鹽酸倒入E燒杯中與吸收了尾氣的氫氧化鈉溶液混合時,發現有少量黃綠色刺激性氣體產生,產生該現象的原因是:ClO-+2H++Cl-=Cl2↑+H2O(用離子方程式表示).
(5)反應結束后從錐形瓶內混合物中分離出產品的方法是蒸餾,分離產品必需的主要玻璃儀器有蒸餾燒瓶;溫度計(填兩種儀器名稱).

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