Question

多晶硅（硅單質的一種）被稱為“微電子大廈的基石”，制備中副產物以SiCl₄為主，它環境污染很大，能遇水強烈水解，放出大量的熱。研究人員利用SiCl₄水解生成的鹽酸和鋇礦粉（主要成分為BaCO₃，且含有鐵、鎂等離子）制備BaCl₂·2H₂O，工藝流程如下：

已知：

①常溫下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分別是3.4、12.4

②BaCO₃的相對分子質量是197；BaCl₂·2H₂O的相對分子質量是244

回答下列問題：

（1）SiCl₄發生水解反應的化學方程式為_______________________________________

（2）用H₂還原SiCl₄蒸汽可制取純度很高的硅，當反應中有1mol電子轉移時吸收59KJ熱量，則該反   應的熱化學方程式為_____________________________________________

（3）加鋇礦粉并調節pH=7的目的是①                ，②               

（4）過濾②后的濾液中Fe³⁺濃度為           （濾液溫度25℃，K_sp[Fe(OH)₃]=2.2×10^-38）

（5）生成濾渣A的離子方程式__________________________________________

（6）列式計算出10噸含78.8% BaCO₃的鋇礦粉理論上最多能生成BaCl₂·2H₂O的質量為多少噸？

 

Answer 1

【答案】

(14分，第2、6問各3分，其他各2分)（1）SiCl₄+4H₂O＝H₄SiO₄↓+4HCl

（2）SiCl₄(s)+2H₂(g)＝Si(s)+4HCl(s)   △H＝+236kJ/mol

（3）使BaCO₃轉化為BaCl₂；使Fe³⁺完全沉淀   （4）2.2×10^-17mo/L

（5）Mg^2＋＋2OH^－＝Mg(OH)₂↓  （6）=×244＝9.76t

【解析】

試題分析：（1）氯化硅水解生成原硅酸和氯化氫，水解方程式為SiCl₄+4H₂O＝H₄SiO₄↓+4HCl。

（2）在反應中硅元素的化合價從＋4價降低到0價，得到4個電子。當反應中有1mol電子轉移時吸收59KJ熱量，則消耗1mol氯化硅是吸收的熱量是59kJ×4＝236kJ，因此該反應的熱化學方程式為SiCl₄(s)+2H₂(g)＝Si(s)+4HCl(s)   △H＝+236kJ/mol。

（3）pH＝3.4時，三價鐵離子完全生成沉淀；鹽酸和碳酸鋇反應生成氯化鋇和二氧化碳、水，所以加鋇礦粉并調節pH＝7的作用是使BaCO₃轉化為BaCl₂，同時使Fe³⁺完全沉淀。

（4）溶液的pH＝7，則溶液中 c(OH^－)＝1×10^－7mo/L，則共計氫氧化鐵的溶度積常數可知，濾液中Fe³⁺濃度＝＝2.2×10^-17mo/L。

（5）由于濾液中還含有鎂離子，所以需要調節溶液的pH＝12.5，使鎂離子完全沉淀生成氫氧化鎂，反應的離子方程式是Mg^2＋＋2OH^－＝Mg(OH)₂↓

（6）根據鋇原子守恒可知，10噸含78.8% BaCO₃的鋇礦粉理論上最多能生成BaCl₂·2H₂O的質量為×244＝9.76t。

考點：考查制備實驗方案的設計；熱化學方程式的書寫；難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的計算；物質制備的計算等