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以下几种金属中哪一种可以完全不与氧气发生反应形成氧化物?
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NF_3和SF_6在一些金属氧化物上的分解反应
【摘要】：NF3是半导体工业大量使用的清洗气和蚀刻气，SF6是现阶段最佳的气体灭弧介质，两者均有较高的温室效应潜值（GWP），如SF6的GWP为22800，寿命约3200年。在无水条件下，NF3和SF6与金属氧化物直接反应生成金属氟化物，是消除NF3和SF6的有效方法。
本论文考察了NF3在MgO、Al2O3系列脱氟剂上的无水分解反应，以及无水条件下SF6在NaF-Si-MO（金属氧化物）三元混合物上的分解反应。用BET、XRD、EDX等手段对反应前后的脱氟剂进行结构表征，得到以下结果：（1）400℃反应，MgO、V2O5、Mn2O3和Cr2O3等金属氧化物均可分解NF3，活性顺序为MgO Mn2O3 V2O5 Cr2O3。
Mn/MgO是NF3无水分解反应的良好脱氟剂，脱氟活性明显高于纯MgO，其中NF3在10%Mn/MgO上的全转化时间达460min，这归因于NF3与Mn/MgO反应生成的MnF3表面层与基体MgO的氟/氧交换作用。而Cr/MgO的脱氟活性不及MgO。（2）V/Al2O3、Mn/Al2O3也是NF3无水分解反应的良好脱氟剂，活性明显高于纯Al2O3，Mn/Al2O3脱氟活性又高于V/Al2O3，其中NF3在10%Mn/Al2O3上的全转化时间达660min，这归因于NF3与Mn/Al2O3反应生成的MnF3与基体Al2O3的氟/氧交换作用。
以C4H6MnO4为前驱体制备的10%Mn/Al2O3活性高于以Mn(NO3)2为前驱体制备的10%Mn/Al2O3。（3）在Al2O3、La2O3、CeO2、MgO、CaO及BaO中，分别加入了NaF和Si，制备的NaF-Si-MO三元混合物对SF6分解有较高的反应活性。其中NaF-Si-CaO系列脱氟剂的活性最高，650C恒温反应时NaF-Si-CaO可维持90%以上的SF6转化率达310min。
结合反应前后脱氟剂的结构分析，推测SF6在NaF-Si-MO上的分解途径可能是：①5NaF+3Si+5Al2O3+2SF6=AlF3+3Al2(SiO4)O+Na5Al3F14+2S，②18Si+26La2O3+10SF6=3La9.31(Si1.04O4)6O2+12LaF3+12LaF2+10S，③36Si+78CeO2+11SF6=12Ce4.67(SiO4)3O+22CeF3+11S，④6NaF+3Si+12MgO+2SF6=3Mg2SiO4+6NaMgF3+2S，⑤6Si+21CaO+4SF6=3Ca3Si2O7+12CaF2+4S，⑥3Si+12BaO+2SF6=3Ba2SiO4+6BaF2+2S
【关键词】：
【学位授予单位】：烟台大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：O611.3【目录】：
摘要3-5Abstract5-91 文献综述与选题9-20 1.1 选题背景9-10 1.2 文献综述10-15
1.2.1 等离子体分解法10-11
1.2.2 催化水解法11-13
1.2.3 无水分解法13-15 1.3 论文选题和研究内容15-16 参考文献16-202 NF_3在 MgO 基脱氟剂上的无水分解20-32 2.1 试剂与仪器20-21 2.2 脱氟剂的制备21 2.3 结构表征21 2.4 NF_3分解反应21-22 2.5 结果与讨论22-30
2.5.1 V/MgO，Mn/MgO 和 Cr/MgO 脱氟剂的反应活性22-24
2.5.2 V/MgO，Mn/MgO 和 Cr/MgO 脱氟剂的结构表征24-30 2.6 小结30-31 参考文献31-323 NF_3在 Al_2O_3基脱氟剂上的无水分解反应32-43 3.1 试剂与仪器32 3.2 脱氟剂的制备32-33 3.3 结构表征33 3.4 NF_3分解反应33 3.5 结果与讨论33-41
3.5.1 V/Al_2O_3与 Mn/Al_2O_3脱氟剂的反应活性33-34
3.5.2 V/Al_2O_3与 Mn/Al_2O_3脱氟剂的结构表征34-39
3.5.3 前驱体对过渡金属氧化物改性 Al_2O_3的活性影响39-41 3.6 小结41-42 参考文献42-434 SF_6在氟化钠-单质硅-金属氧化物三元混合物上的分解反应43-59 4.1 试剂与仪器43-44 4.2 脱氟剂的制备44 4.3 结构表征44 4.4 SF_6的分解反应44-45 4.5 结果与讨论45-57
4.5.1 SF_6在 NaF-Si-MO（1:1:1）上的分解反应45-54
4.5.2 650℃下SF_6在不同组成 NaF-Si-CaO 上的恒温分解反应54-56
4.5.3 不同温度下SF_6在 NaF-Si-CaO（1: 1: 1）上的恒温分解反应56-57 4.6 小结57-58 参考文献58-595 结论59-61致谢61-62附录Ⅰ作者简介62-63附录Ⅱ 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录63-64
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题号：2732804试题类型：填空题 知识点：S，Fe，C，P等物质在氧气中的燃烧,二氧化碳的性质实验,金属的化学性质,金属活动性&&更新日期：
根据金属的化学性质,将下表中内容补充完整反应物反应规律反应规律的应用举例金属+氧气大多数金属能和O2反应生成金属氧化物铝表面形成致密的氧化薄膜,阻止铝进一步氧化金属+酸在金属活动性顺序里,位于& ①&&的金属能与盐酸、稀硫酸发生置换反应生成盐和H2用盐酸和稀硫酸鉴别黄金和黄铜(铜锌合金)金属+盐在金属活动性顺序里,位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液里置换出来,生成& ②&将Cu、Mg、Zn中的两种金属分别放入&&③&溶液中,即可比较出上述三种金属的活动性强弱
难易度：容易
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氧化的化学性质很活泼，很多物质都能与氧气发生化学反应。
部分物质在空气中和氧气中反应的对比：a)碳和氧气反应 方程式：C + O2CO2 现象：剧烈燃烧，发白光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体 b)硫和氧气反应 方程式：S + O2SO2 现象：发出明亮的蓝紫色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体 注意：实验前应在瓶底放少量水，用来吸收生成的有毒气体。c)红磷和氧气反应： 方程式：4P + 5O22P2O5 现象：发出耀眼的白光，放热，生成大量白烟 生成的P2O5是固体小颗粒，现象为白烟，不是白雾。d)铁和氧气的反应： 方程式：3Fe + 2O2Fe3O4 现象：剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色物质 注意：集气瓶底放一层细沙或少量水。 e)镁和氧气反应： 方程式：2Mg + O22MgO 现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出热量，生成白色粉末状固体，有白烟。注意：不能手持镁条，应用坩埚钳夹持。 f)石蜡和氧气反应 文字表达式：石蜡+氧气水+二氧化碳 现象：剧烈燃烧，放出热量，发出白光，如果在火焰上方罩一个干冷烧杯，烧杯内壁有水珠，生成使澄清石灰水变浑浊的气体。
烟和雾的区别：a)烟：大量固体小颗粒分散在空气长产生烟。红磷燃烧产生大量白烟，是燃烧生成的固体P2O5分散在空气中形成的b)雾：大量小液滴分散在气体中产生雾。打开盛浓盐酸的瓶塞，瓶口有白雾，是挥发的HCl气体遇到空气中的水蒸气形成了盐酸小液滴。a)光：固体物质燃烧使发光。镁条燃烧发出耀眼的强光，木炭在氧气中燃烧产生白光b)气体物质和容易气化的物质燃烧时产生火焰。蜡烛在氧气中燃烧产生白色的火焰，是石蜡熔化后生成的气体燃烧而产生的。描述物质在氧气中燃烧的现象的技巧：可按三个顺序从三个方面进行：（1）剧烈燃烧，有什么颜色的光，火焰；（2）放热；（3）生成物的特性
探究二氧化碳的三个性质实验：1.证明二氧化碳的密度比空气的大；二氧化碳既不燃烧也不支持燃烧2.二氧化碳溶于水显酸性3.二氧化碳能溶于水
二氧化碳性质探究实验：1.证明二氧化碳的密度比空气的大；二氧化碳既不燃烧也不支持燃烧(1)装置:(2)现象:蜡烛由低到高依次熄灭结论：证明二氧化碳的密度比空气的大；二氧化碳既不燃烧也不支持燃烧 2.二氧化碳溶于水显酸性(1)装置:(2)现象:1和4实验中的白花变红,2和3白花不变色(3)结论：二氧化碳不能使紫色石蕊试液变红，二氧化碳的水溶液能使紫色石蕊试液变红。(或二氧化碳溶于水显酸性)3.二氧化碳能溶于水(1)装置：(2)现象：塑料瓶变瘪(3)结论：二氧化碳能溶于水。
金属的化学性质：常见金属能与氧气反应，也能与盐酸，硫酸及盐溶液反应。
常见金属的化学性质：1.金属和氧气的反应
2.金属与酸的反应
3.金属与盐的反应将锌片、铁丝、铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液中，观察现象
易错点：一、（1）一般在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属(也叫活泼金属)能置换出酸中的氢;排在氢后面的金属则不能，如铜、银与盐酸、稀硫酸都不反应。 （2）浓硫酸和硝酸与金属反应不生成氢气，因为它们有很强的氧化性，与金属反应不生成氢气。 （3）在金属活动性顺序表中排在最前面的金属如K、 Na活泼性太强，放入酸溶液中首先跟酸发生置换反应，过M的金属会继续跟水发生剧烈的反应。 （4）铁与非氧化性酸反应时，始终生成亚铁盐 (Fe2+)。 （5）金属与酸反应后溶液的质量增大。二、（1）在金属活动性顺序表中，位于前面的金属可以把位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。相隔越远，反应越容易发生。 （2）金属与盐溶液的反应，盐必须能溶于水，不溶性的盐与金属不反应，如AgCl难溶于水，Fe和AgCl不反应。 （3）不能用活泼的金属K,Ca,Na，与盐溶液反应，因为K,Ca,Na。会先与H2O发生置换反应生成碱和氢气。金属与酸的反应不一定属于置换反应：置换反应是指一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。一般情况下，较活泼的金属跟酸发生的化学反应属于置换反应。但由于浓硫酸(或硝酸)具有强氧化性，金属与浓硫酸(或硝酸)反应时，生成物相对比较复杂。这类反应不属于置换反应。
铝和锌的抗腐蚀性：1.铝制品具有很好的抗腐蚀性，是因为铝与空气中的氧气反应表面生成一种致密的氧化铝薄膜，对铝起防护作用。2.锌与铝的抗腐蚀性相似，也是在金属表面会生成一层致密的氧化锌保护膜。
定义：金属活动性指金属单质在水溶液中失去电子生成金属阳离子的性质。
常见金属活动性顺序： K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au金属活动性顺序表的意义 (1)金属的位置越靠前，它的活动性越强 (2)位于氢前面的金属能置换出酸中的氢（强氧化酸除外）。 (3)位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来（K，Ca，Na除外）。 (4)很活泼的金属，如K、Ca、Na与盐溶液反应，先与溶液中的水反应生成碱，碱再与盐溶液反应，没有金属单质生成。如：2Na+CuSO4+2H2O==Cu（OH）2↓+Na2SO4+H2↑(5)不能用金属活动性顺序去说明非水溶液中的置换反应，如氢气在加热条件下置换氧化铁中的铁:Fe2O3+3H22Fe+3H2O金属原子与金属离子得失电子能力的比较金属活动性顺序表的应用 （1）判断某些置换反应能否发生 a.判断金属与酸能否反应: 条件：①金属必须排在氢前面 ②酸一般指盐酸或稀硫酸 b.判断金属与盐溶液能否反应: 条件：①单质必须排在盐中金属的前面②盐必须可溶于水③金属不包含K、Ca、Na（2）根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分。如向CuSO4，AgNO3混合液中加铁粉，反应后过滤，判断滤液和滤渣成分。铁与CuSO4和AgNO3溶液反应有先后顺序，如果铁足量，先将AgNO3中的Ag完全置换后再置换CuSO4中的Cu，那么溶液中只有FeSO4；如果铁的量不足，应按照“先后原则”分别讨论滤液和滤渣的成分。 （3）根据金属活动性顺序表判断金属与酸反应的速率或根据反应速率判断金属的活动性顺序。如镁、锌、铁三种金属与同浓度的稀H2SO4反应产生氢气的速率:Mg&Zn&Fe，则可判断金属活动性Mg&Zn&Fe, （4）利用金属活动性顺序表研究金属冶炼的历史。金属活动性越弱，从其矿物中还原出金属单质越容易； 金属活动性越强，从其矿物中还原出金属单质越难。所以越活泼的金属越不易冶炼，难于冶炼的金属开发利用的时间就越迟。 （5）应用举例 a.湿法炼铜我国劳动人民在宋代就掌握了湿法炼铜技术，即将铁放入硫酸铜溶液中置换出铜: Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。 b.从洗相废液中回收银洗相废掖中含有大量的硝酸银，可用铁置换回收: Fe+2AgNO3==Fe(NO3)2+2Ag。 c.处理工业废水中的铜、汞离子工业废水中常含铜、汞等金属离子，这些离子对生物有很大的危害，在排放前必须进行处理，可用铁置换回收:Fe+CuSO4==FeSO4+Cu d.实验室选择金属与酸反应制取氢气在金属活动性顺序表中，H之前的金属都能跟稀 H2SO4、稀HCl反应产生氢气，但Zn之前的金属与酸反应太快。不便操作；Zn之后的金属与酸反应太慢，花费时间太长，从经济效益和反应速率多方而考虑，Zn是最合适的金属。
金属与混合溶液的反应 (1)将一种金属单质放入几种金属的盐溶液的混合液中时，其中排在金属活动性顺序表巾最靠后的金属最先被置换出来，然后再依次置换出稍靠后的金属。简记为“在金属活动性顺序中，距离远，先反应”。如将金属Zn。放入FeSO4和CuSO4的混合溶液中，Zn先与CuSO4发生置换反应，与CuSO4反应完后再与FeSO4 发生置换反应。根据金属锌的最不同可分为以下几种情况：
(2)将几种不同的金属放入同一种盐溶液中，发生反应的情况与将一种金属放入几种金属的盐溶液中相似，也是在金属活动性顺序表中，距离越远的先反应，然后是距离较远的反应。金属与酸反应生成氢气图像问题的分析方法：（1）等质氢图：两种金属反应产生的氢气质量相同，此图反映两种情况：①酸不足，金属过虽，产生的氢气质量由酸的质量决定。 ②酸足量，投放的两种金属与酸反应产生氢气的质量恰好相同，如6.5g锌和5.6g铁分别投入足量的盐酸中反应产生的氢气质量相同。（2）等质等价金属图：如等质量的镁、铁、锌与足量的酸反应生成的金属离子都是+2价，产生氢气的速率和质量不同。此图反映出:①金属越活泼，图示反应物的线越陡，如Mg线比Zn线陡,Zn线比Fe线陡，说明活泼性Mg&Zn&Fe ②金属的相对原子质量越小。等质量时，与酸反应产生的氢气越多，曲线的拐点越高，因此，相对原子质量Zn &Fe&Mg。可简单概括为:越陡越活，越高越小。（3）等质不等价金属图：铝、镁、锌与酸反应生成金属离子的化合价分别为+3、+2、+2，此图反映出等质不等价金属与酸反应不仅速率不同而且生成的氢气的质量与金属化合价有关。 可用下面式子计算氢气质量：金属与酸或盐溶液反应前后溶液密度变化的判断方法：金属与酸的反应和金属与盐溶液的反应均为置换反应，反应后溶液的溶质发生了改变，导致溶液的溶质质量分数、溶液的密度也随之改变。反应前后溶液的密度的变化取决于反应前后溶液中溶质的相对分子质量的相对大小。 (1)反应后溶液密度变小：如Fe+CuSO4== FeSO4+Cu，在该反应中，反应前溶液中的溶质为CuSO4，其相对分子质量为160；反应后溶液中的溶质为FeSO4，其相对分子质量为152，由于152&160，故该反应后溶液密度变小。(2)反应后溶液密度变大：如Zn+H2SO4== ZnSO4+H2↑，在该反应中，反应前溶液中的溶质为H2SO4，相对分子质量为98；反应后溶液中溶质为ZnSO4，相对分子质童为161，由于161&98。故该反应后溶液密度变大。
真假黄金的鉴别：黄金是一种具有金黄色光泽的金属、化学性质极不活泼。黄铜的外形与黄金非常相似，所以不法分子常用黄铜(Zn,Cu合金)来冒充黄金。但二者之间的性质有很大差异，可用多种方法鉴别。方法一：取少量金黄色金属块于试管中，加入少量稀盐酸或稀硫酸，若有气泡产生(Zn+2HCl==ZnCl2 +H2)，则原试样为黄铜;若没有气泡产生，则原试样为黄金。方法二：取少量金黄色金属块，用天平称其质量，用量筒和水测出其体积，计算出金属块的密度与黄金的密度对照，若密度相等，则为黄金；若有较大的差异，则为黄铜。方法三：取少员金黄色金属块在火焰上加热，若金属块表面变黑(2Cu+O22CuO，则原试样为黄铜；若无变化，则为黄金。方法四：取少讨金黄色金属块于试管中，向试管中加人适量的硫酸铜溶液，若金属块表而出现红色物质且溶液颜色变浅(Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu)，则原试样为黄铜；若无变化，则原试样为黄金。
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