Question

16．多晶硅（硅單質(zhì)的一種）被稱(chēng)為“微電子大廈的基石”，制備中副產(chǎn)物以SiCl₄為主，它對(duì)環(huán)境污染很大，能遇水強(qiáng)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（主要成份為BaCO₃，且含有少量鈣、鐵、鎂離子）制備BaCl₂•2H₂O，工藝流程如下．

已知25℃時(shí)，F(xiàn)e³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分別是：3.4、13.1、12.4
（1）已知：SiCl₄（s）+H₂（g）═SiHCl₃（s）+HCl（g）△H₁=47kJ•mol^-1
SiHCl₃（s）+H₂（g）═Si（s）+3HCl（g）△H₂=189kJ•mol^-1
則由SiCl₄制備硅的熱化學(xué)方程式為SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236 kJ•mol^-1．
（2）加鋇礦粉時(shí)生成BaCl₂的離子反應(yīng)方程式是BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O．
（3）加20% NaOH調(diào)節(jié)pH=12.5，得到濾渣A的主要成分是Mg（OH）₂、Ca（OH）₂，
控制溫度70℃的目的是讓鈣離子沉淀完全．
（4）BaCl₂濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾，再經(jīng)真空干燥后得到BaCl₂•2H₂O．實(shí)驗(yàn)室中蒸發(fā)濃縮用到的含硅酸鹽的儀器有3種．

Answer 1

分析 控制溫度40°C，四氯化硅發(fā)生水解生成原硅酸和氯化氫，過(guò)濾得到鹽酸溶液，加入鋇礦粉主要成分為BaCO₃，且含有鈣、鐵、鎂等離子，調(diào)節(jié)溶液pH=7，使BaCO₃轉(zhuǎn)化為BaCl₂，同時(shí)使Fe³⁺完全沉淀，過(guò)濾得到濾渣為氫氧化鐵，濾液加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH=12.5，控制70°C，得到氫氧化鎂、氫氧化鈣沉淀，過(guò)濾得到濾液為氯化鋇溶液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到氯化鋇晶體；
（1）已知：①SiCl₄（s）+H₂（g）═SiHCl₃（s）+HCl（g）△H₁=47kJ•mol^-1
②SiHCl₃（s）+H₂（g）═Si（s）+3HCl（g）△H₂=189kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①+②可得：SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）；
（2）碳酸鋇與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇、二氧化碳與水；
（3）濾渣A的主要成分是氫氧化鎂、氫氧化鈣；溫度越高，Ca（OH）₂溶解度越�。�
（4）蒸發(fā)濃縮用到的含硅酸鹽的儀器有：蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒．

解答 解：控制溫度40°C，四氯化硅發(fā)生水解生成原硅酸和氯化氫，過(guò)濾得到鹽酸溶液，加入鋇礦粉主要成分為BaCO₃，且含有鈣、鐵、鎂等離子，調(diào)節(jié)溶液pH=7，使BaCO₃轉(zhuǎn)化為BaCl₂，同時(shí)使Fe³⁺完全沉淀，過(guò)濾得到濾渣為氫氧化鐵，濾液加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH=12.5，控制70°C，得到氫氧化鎂、氫氧化鈣沉淀，過(guò)濾得到濾液為氯化鋇溶液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到氯化鋇晶體；
（1）已知：①SiCl₄（s）+H₂（g）═SiHCl₃（s）+HCl（g）△H₁=47kJ•mol^-1
②SiHCl₃（s）+H₂（g）═Si（s）+3HCl（g）△H₂=189kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①+②可得：SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236 kJ•mol^-1，
故答案為：SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236 kJ•mol^-1；
（2）碳酸鋇與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇、二氧化碳與水，反應(yīng)離子方程式為：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案為：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O；
（3）濾渣A的主要成分是Mg（OH）₂、Ca（OH）₂；溫度越高，Ca（OH）₂溶解度越小，控制溫度70℃讓鈣離子沉淀完全，
故答案為：Mg（OH）₂、Ca（OH）₂；讓鈣離子沉淀完全；
（4）蒸發(fā)濃縮用到的含硅酸鹽的儀器有：蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒，
故答案為：3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備工藝流程，涉及物質(zhì)的分離提純、對(duì)操作與條件控制分析、熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)等，關(guān)鍵是對(duì)工藝流程的理解，是對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綜合考查，充分考查了學(xué)生的分析理解能力及知識(shí)遷移運(yùn)用的能力，難度中等．