Question

14．SiO₂作為牙膏的高檔摩擦劑具有潔齒能力強、理化性能好等特點，適于生產(chǎn)高檔透明牙膏．下圖是工業(yè)生產(chǎn)SiO₂的工藝流程圖．請回答相關(guān)問題．
【相關(guān)資料】硅酸，化學式不用填為H₂SiO₃．難溶于水．實驗室常用硅酸鹽和強酸反應(yīng)制得．受熱易分解為二氧化硅不用填和水．

（1）反應(yīng)過程中要不斷攪拌且保持溫度為80～95℃，目的是使反應(yīng)物充分接觸并使反應(yīng)充分進行；
（2）寫出反應(yīng)釜中發(fā)生復分解反應(yīng)的化學方程式Na₂SiO₃+H₂SO₄═SiO₂+Na₂SO₄+H₂O；
（3）上述反應(yīng)生成物中，屬于鹽類物質(zhì)的陰離子SO₄^2-（填離子符號）；
（4）操作A的名稱是過濾，洗滌的目的有洗去表面的可溶性雜質(zhì)和不溶性雜質(zhì)；
（5）操作B的名稱是干燥，為順利完成此操作，通常將產(chǎn)品均勻鋪開置于鼓風箱中，這樣做的目的是增加產(chǎn)品和空氣的接觸面積，以便產(chǎn)品快速干燥；
（6）檢驗產(chǎn)品已經(jīng)洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液，蒸發(fā)，若無固體析出，則已經(jīng)洗凈；或取最后一次洗滌液，滴加硝酸鋇（或氯化鋇），若無沉淀生成，則已經(jīng)洗凈．

Answer 1

分析 題目給出一個物質(zhì)制備過程，相對而言該工藝陌生，但是考查內(nèi)容是相對熟悉的實驗操作過程．所以要從轉(zhuǎn)化中提煉操作以及注意事項．硅酸鈉是陌生的物質(zhì)，其反應(yīng)也是沒接觸過，但是它是一種鹽，而加入酸，鹽和酸之間就要反應(yīng)，結(jié)合碳酸鈉性質(zhì)，可以類推出應(yīng)該是Na₂SiO₃+H₂SO₄═SiO₂+Na₂SO₄+H₂O．其余問題就迎刃而解．

解答 解：硅酸鈉是陌生的物質(zhì)，其反應(yīng)也是沒接觸過，但是它是一種鹽，而形式上和碳酸鈉很相似，碳酸鈉和硫酸反應(yīng)時反應(yīng)為Na₂CO₃+H₂SO₄═CO_2^↑+Na₂SO₄+H₂O．硅酸鈉加入酸，鹽和酸之間就要反應(yīng)，結(jié)合碳酸鈉性質(zhì)，可以類推出應(yīng)該是Na₂SiO₃+H₂SO₄═SiO₂+Na₂SO₄+H₂O．二氧化硅不溶解于水，所以過濾、洗滌、干燥后后可以得到純凈的二氧化硅，粉碎后即可使用．
（1）反應(yīng)過程中要不斷攪拌且保持溫度為80～95℃，攪拌的目的是硫酸液體和硅酸鈉固體充分接觸進而加快反應(yīng)的速度，使反應(yīng)進行的充分．保持相對穩(wěn)定的高溫，是溫度越高，反應(yīng)進行的也就越快．所以攪拌加熱目的是使反應(yīng)物充分接觸并使反應(yīng)充分進行并且反應(yīng)進行快；
（2）硅酸鈉和碳酸鈉的形式相似，根據(jù)對應(yīng)產(chǎn)物可推出發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為：Na₂SiO₃+H₂SO₄═SiO₂+Na₂SO₄+H₂O；
（3）上述反應(yīng)生成物中，二氧化硅和水是非金屬氧化物，硫酸鈉是金屬陽離子和酸根離子硫酸根離子形成的鹽．所以屬于鹽類物質(zhì)的陰離子 是硫酸根離子，帶兩個單位負電荷，為SO₄^2-；
（4）操作A實現(xiàn)的是固液分離，所以名稱是：過濾，洗滌的目的有：洗去表面的可溶性雜質(zhì)和不溶性雜質(zhì)；
（5）操作B是去掉水蒸氣，所以名稱是烘干或者干燥，為順利完成此操作，通常將產(chǎn)品均勻鋪開置于鼓風箱中，這樣做的目的是增加產(chǎn)品和空氣的接觸面積，以便產(chǎn)品快速干燥；
（6）檢驗產(chǎn)品已經(jīng)洗滌干凈，由于干凈與否就是看是否殘留了可溶性物質(zhì)，所以既可以看洗滌后的液體中蒸發(fā)后是否有參與物質(zhì)，由于參與固體只能是可溶性的硫酸鈉，也可以采用檢驗硫酸根離子的形式，所以可以采取對洗滌液加入可溶性鋇離子的形式檢驗．所以方法是取最后一次洗滌液，蒸發(fā)，若無固體析出，則已經(jīng)洗凈；或取最后一次洗滌液，滴加硝酸鋇（或氯化鋇），若無沉淀生成，則已經(jīng)洗凈．
故答案為：（1）使反應(yīng)物充分接觸并使反應(yīng)充分進行；
（2）Na₂SiO₃+H₂SO₄═SiO₂+Na₂SO₄+H₂O；
（3）SO₄^2-；
（4）過濾，洗去表面的可溶性雜質(zhì)，不溶性雜質(zhì)；
（5）烘干，增加產(chǎn)品和空氣的接觸面積，以便產(chǎn)品快速干燥；
（6）取最后一次洗滌液，蒸發(fā)，若無固體析出，則已經(jīng)洗凈；或取最后一次洗滌液，滴加硝酸鋇（或氯化鋇），若無沉淀生成，則已經(jīng)洗凈．

點評 從過程中分析和推斷物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程的原理和方法，進而結(jié)合相關(guān)的實驗的操作以及物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系進行解答．