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微专题 34 非金属及其化合物制备流程与实验探究（Si、N、P、
As）
1．晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，以下是工业上制取纯硅的方法。
已知：在一定条件下可发生反应：Si(s)+3HCl(g)⇌SiHCl
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(g)+H
2
(g)现在实验室模拟工业上
粗硅提纯的过程，已知：SiCl 沸点57.7℃、SiHCl 沸点33.0℃。
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(1)现用如下装置进行模拟反应②的过程。实验室制HCl的反应原理为：2NaCl(s)
+H SO (浓) 2HCl↑+Na SO
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A中是HCl的发生装置，你认为应选择下图哪套装置___(填装置的字母)；(2)已知液态粗品SiHCl 中含有杂质SiCl ，则流程中操作①为___(填操作名称)，下列不是
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该操作所需的仪器是___(填装置序号字母)；
a．冷凝管 b．圆底烧瓶 c．蒸馏烧瓶 d．分液漏斗 e．温度计 f．接受器
(3)用SiHCl 与H 反应制备纯硅的装置如图：
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①按图示组装好仪器后，下列实验步骤的正确顺序为____(填字母)
A．打开甲装置分液漏斗旋塞滴加稀硫酸，则生成H；
2
B．向装置中添加药品；
C．停止通H；
2
D．检查装置气密性；
E．停止向丙装置滴加SiHCl ，并停止加热相应装置；
3
F．打开丙装置分液漏斗旋塞滴加SiHCl ，并加热相应装置；
3
步骤c中需要加热的装置为___(填装置序号“甲”、“乙”、“丙”、“丁”)
②该套装置的设计缺陷是___。
2．氨基甲酸铵(H NCOONH )是一种重要的化工原料，可用作化学肥料、灭火剂、洗涤剂
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等。某化学兴趣小组用以下装置制取氨基甲酸铵。已知：①制取氨基甲酸铵反应为： 2NH
3
(g)+CO
2
(g)⇌H
2
NCOONH
4
(s) △H<0。
②氨基甲酸铵易分解、易吸水，溶于水后生成碳酸氢铵和一水合氨。
回答下列问题：
(1)检查装置1气密性的操作是_______
(2)装置6中的试剂是_______，导管a出口直接与尾气处理装置连接，该尾气处理装置中
的试剂是_______。
(3)装置7中发生反应的化学方程式为_______
(4)三颈烧瓶需用冰水浴冷却，其目的是_______
(5) CCl 液体中产生较多晶体悬浮物时，即停止反应。停止反应的操作是_______，从三
4
颈烧瓶中分离出粗产品的操作是_______
(6)因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品1.173g，用足量石灰水充分反应后，使
碳元素全部转化为碳酸钙，经过滤、洗涤、干燥后称量，测得质量为1.500g。样品中氨
基甲酸铵的质量分数是_______[Mr(H NCOONH )=78、Mr(NHHCO )=79]
2 4 4 3
3．三氯氧磷(POCl )是一种工业化工原料，可用于制取有机磷农药、长效磺胺药物等，还
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可用作染料中间体、有机合成的氯化剂和催化剂、阻燃剂等。利用O 和PCl 为原料可制
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备三氯氧磷,其制备装置如图所示(夹持装置略去)：已知PCl 和三氯氧磷的性质如表：
3
熔点/℃ 沸点/℃ 其他物理或化学性质
PCl -112.0 76.0
3 PCl 和POCl 互溶，均为无色液体，遇水均剧烈水
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解，发生复分解反应生成磷的含氧酸和HCl
POCl 1.25 106.0
3
（1）装置A中的分液漏斗能否用长颈漏斗代替？做出判断并分析原因：_______
（2）装置B的作用是______________(填标号)。
a.气体除杂 b.加注浓硫酸 c.观察气体流出速度 d.调节气压
（3）仪器丙的名称是___________，实验过程中仪器丁的进水口为__________(填“a”或
“b”)口。
（4）写出装置C中发生反应的化学方程式_______，该装置中用温度计控制温度为60~65
℃，原因是________。
（5）称取16.73 g POCl 样品，配制成100 mL溶液；取10.00 mL溶液于锥形瓶中，加入
3
3.2 mol·L-1的AgNO 溶液10.00 mL，并往锥形瓶中滴入5滴Fe (SO ) 溶液；用0.20
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mol·L-1的KSCN溶液滴定，达到滴定终点时消耗KSCN溶液10.00 mL(已知：Ag++SCN-
=AgSCN↓)。则加入Fe (SO ) 溶液的作用是________，样品中POCl 的纯度为
2 4 3 3
_____________。
4．As O 为白色霜状粉末，俗称砒霜，为剧毒物质，对人的致死量为0.1g，法医学中可
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采用马氏(Marsh)试砷法验证砒霜中毒。某实验室使用马氏试砷法检验某待测试样中As O
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的含量，如图所示。马氏试砷法的原理是将Zn、盐酸和待测试样混合，若试样中含砒霜，
则可反应生成AsH ，将其导入硬质玻璃试管中，在250-300℃时AsH 分解，会在玻璃管
3 3壁上生成黑色的“砷镜”。
已知：AsH 是一种有大蒜味的有毒气体，易自燃，As的熔点为817℃，在6149℃时升华。
3
(1)仪器B的名称为____。
(2)AsH 的还原性极强，能与大多数无机氧化剂反应，例如与AgNO 溶液反应可生成
3 3
As O 和一种黑色沉淀，相关化学方程式为：__。
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(3)若试样中含有砒霜，则仪器B中发生的用锌还原砒霜反应的离子方程式为___。
(4)打开仪器A的活塞前，应先打开K、K 通一段时间H，其目的是__，反应过程中还应
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继续通入H，但流速不应过快，原因是___。
2
(5)仪器D的作用是收集储存尾气，C的作用是___。
(6)实验时应严格控制硬质玻璃管处加热温度，原因是___。
(7)若实验时试样质量为10.00g，当实验结束时，AsH 传感器未检测出AsH ，玻璃管中收
3 3
集到0.020mgAs，则试样(假设试样中的含砷化合物只有As O)中As O 的含量为___mg/
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100g(结果取三位有效数字)。
5．氮化硅硬度大、熔点高、不溶于酸(氢氟酸除外)，是一种重要的结构陶瓷材料。一种
用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1420℃，高温下氧气及水蒸
气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺流程如下：注：原料中的N 是采用空气分离法制备。
2
(1)净化N 和H 时，铜屑的作用是_______；硅胶的作用是_______。
2 2
(2)氮化炉中发生反应：3SiO(s)+2N(g)=Si N(s)，同时会剧烈放热，反应时要严格控制氮
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气的流速以控制_______，原因是_______。
(3)X可能是_______(选填：“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”)。
(4)如何说明氮化硅产品已用水洗干净？_______。
(5)用硅粉作硅源、叠氮化钠(NaN )作氮源，直接燃烧生成氮化硅(发生置换反应)，该反应
3
的化学方程式为：_______。
6．工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体(含NO、NO )制备NaNO 、NaNO ，工艺流
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程如下：
已知：NaCO＋NO＋NO =2NaNO ＋
2 3 2 2 CO2
（1）中和液所含溶质除NaNO 及少量NaCO 外，还有__________(填化学式)。
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（2）中和液进行蒸发Ⅰ操作时，应控制水的蒸发量，避免浓度过大，目的是_______。
蒸发Ⅰ产生的蒸气中含有少量的NaNO 等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流
2
程中的_______(填操作名称)最合理。
（3）母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO 的目的是_______。母液Ⅱ需回收利用，下列处理方
3
法合理的是________。
a．转入中和液 b．转入结晶Ⅰ操作
c．转入转化液 d．转入结晶Ⅱ操作
（4）若将NaNO 、NaNO 两种产品的物质的量之比设为2：1，则生产1.38吨NaNO 时，
2 3 2
NaCO 的理论用量为______吨(假定NaCO 恰好完全反应)。
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7．从废旧磷酸铁理电池的正极材料(含LiFePO 、石墨粉和铝箔等)中综合回收锂、铁和磷
4等的工艺流程如图所示：
0 20 40 60 80 100
LiOH 11.9 12.4 13.2 14.6 16.6 19.1
LiCO 1.54 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72
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回答下列问题：
(1)“溶浸1”中铝溶解的化学方程式为________。
(2)完成“溶浸2”反应的离子方程式：____LiFePO +___H O+____=_____Li++____+_____
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+____H O
2
__________
(3)“滤渣2”的主要成分是__________。
(4) “滤渣2”循环两次的目的是_______。
(5)“沉铁、磷”时，析出FePO 沉淀，反应的离子方程式为_______。实验中，铁、磷的
4
沉淀率结果如图所示。碳酸钠浓度大于30%后，铁沉淀率仍然升高，磷沉淀率明显降低，
其可能原因是_________。(6)为了充分沉淀，“沉锂”时所用的X和适宜温度是_______(填标号)。
A．NaOH 20-40℃ B．NaOH 80-100℃ C．NaCO 20-40℃ D．NaCO 60-
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80℃
8．砷为VA族元素，金属冶炼过程产生的含砷有毒废弃物需处理与检测。
（l）冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸（HAsO ）形式存在，可用化学沉降法处理酸性高
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浓度含砷废水，其工艺流程如下：
已知：I ．As S 与过量的S2一存在以下反应：As S(s)+3S2—(aq) 2AsS 3—(aq)；
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II．亚砷酸盐的溶解性大于相应砷酸盐。
①亚砷酸中砷元素的化合价为______；
②砷酸的第一步电离方程式为____________________________；
③“一级沉砷”中FeSO 的作用是________________；
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④“二级沉砷”中HO 与含砷物质反应的化学方程式为_____________________；
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⑤沉淀X为_________________（填化学式）。
（2）冶炼废渣中的砷元素主要以As O 的形式存在，可用古氏试砷法半定量检测（As的
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最低检出限为3.0×10－6g)。步骤1：取10 g废渣样品，粉碎后与锌粉混合，加入HSO 共热，生成HAs气体。
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步骤2：将HAs气体通入AgNO 溶液中，生成银镜和As O。
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步骤3：取1g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成。
①AsH 的电子式为______________；
3
②步骤2的离子方程式为_________________________；
③固体废弃物的排放标准中，砷元素不得高于4.0×10一5g·kg一1，请通过计算说明该排放的
废渣中砷元素的含量（填“符合”、“不符合”）排放标准，原因是
_____________________。
