【升级版】微专题29 非金属及其化合物制备流程与实验探究（Si、N、P、As） -备战2024年高考化学考点微专题

微专题29 非金属及其化合物制备流程与实验探究（Si、N、P、As） 1．（2023·山东·统考高考真题）三氯甲硅烷是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为，熔点为，易水解。实验室根据反应，利用如下装置制备粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题： (1)制备时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有砫粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为 ；判断制备反应结束的实验现象是 。图示装置存在的两处缺陷是 。 (2)已知电负性在浓溶液中发生反应的化学方程式为 。 (3)采用如下方法测定溶有少量的纯度。 样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：① ，② (填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为 (填标号)。测得样品纯度为 (用含、的代数式表示)。 2．（2023·湖北·统考高考真题）利用如图所示的装置(夹持及加热装置略)制备高纯白磷的流程如下：    下列操作错误的是 A．红磷使用前洗涤以除去表面杂质 B．将红磷转入装置，抽真空后加热外管以去除水和氧气 C．从a口通入冷凝水，升温使红磷转化 D．冷凝管外壁出现白磷，冷却后在氮气氛围下收集 一、硅及其化合物 1.牢记几种物质的重要用途: Si——半导体材料、太阳能电池板。 SiO2——光导纤维。 H2SiO3——硅胶可用作干燥剂。 Na2SiO3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料。 2.熟记7个主要反应: ①Si+2OH-+H2OSi+2H2↑; ②SiO2+2OH-Si+H2O; ③SiO2+2CSi+2CO↑; ④SiO2+4HFSiF4↑+2H2O; ⑤Si+2CO2(足量)+2H2OH2SiO3↓+2HC; ⑥Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑; ⑦CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。 二、工业生产单质硅过程中应注意的问题 ①用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。 ②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。 一、硅的工业制法及提纯 涉及的化学方程式： ①SiO2＋2CSi＋2CO↑。 ②Si＋2Cl2SiCl4。 ③SiCl4＋2H2Si＋4HCl。 目前处于世界主流的传统提纯工艺主要有两种：改良西门子法和硅烷法，它们统治了世界上绝大部分的多晶硅生产线，是多晶硅生产规模化的重要级数。在此主要介绍改良西门子法。改良西门子法是以HCl（或H2，Cl2）和冶金级工业硅为原料，在高温下合成为SiHCl3，然后通过精馏工艺，提纯得到高纯SiHCl3，最后用超高纯的氢气对SiHCl3进行还原，得到高纯多晶硅棒。主要工艺流程如图下图所示。 工艺主要包括：SiHCl3的合成、SiHCl3的提纯及SiHCl3还原制备高纯硅。 二、硝酸工业制法的反应原理 (1)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO 4NH3＋5O24NO＋6H2O。 (2)NO进一步氧化生成NO2 2NO＋O2===2NO2。 (3)用水吸收NO2生成HNO3 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 三、磷及其化合物 1.五氧化二磷 五氧化二磷单斜晶系，白色粉末状，在300℃时升华，有很强的吸水性，在空气中易潮解，有腐蚀性。五氧化二磷可从很多物质中夺取化合态的水，使其脱水；与有机物接触，会发生燃烧。 P4O10+6H2SO4=6SO3+4H3PO4 P4O10+12HNO3=6N2O5+4H3PO4 2.磷的含氧酸 磷有多种含氧酸，常见的有如下几种。 （1）正磷酸 正磷酸经强热会发生脱水作用时，可以生成焦磷酸、三磷酸、偏磷酸或者四偏磷酸。 四偏磷酸 多磷酸是磷酸的缩合酸，可以是链状的，也可以环状的。 （2）偏磷酸 偏磷酸的化学式为HPO3，透明的玻璃状物质，易溶于水，在水溶液中逐渐转为磷酸。 HPO3+H2O=H3PO4 常见的偏磷酸有三聚偏磷酸(HPO3)3和四聚偏磷酸(HPO3)4， 可磷酸高温脱水制得；也可由五氧化二磷与适量冷水制得。 （3）亚磷酸 亚磷酸是无色固体，易溶于水，其浓溶液受强热时会发生歧化反应。 4H3PO43H3PO4+PH3 亚磷酸是一个中强二元酸，亚磷酸及其盐在水溶液中都是强还原剂，很容易将Ag+还原为金属银；也能将热浓硫酸还原为二氧化硫。 （4）次磷酸 在次磷酸钡溶液中加入硫酸，可得到次磷酸。 Ba(H2PO2)2+H2SO4=2H3PO2+BaSO4 次磷酸是一个中强一元酸，分子中的磷原子直接与两个氢原子键合。 H3PO2H++，Ka=1.0×10-2 次磷酸及其盐都是还原剂。 （5）磷化氢 磷化