Question

13．多晶硅（硅單質(zhì)的一種）被稱為“微電子大廈的基石”，制備中副產(chǎn)物以SiCl₄為主，它環(huán)境污染很大，能遇水強(qiáng)烈水解生成鹽酸和H₄SiO₄，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(duì)分子質(zhì)量是197；BaCl₂．2H₂O的相對(duì)分子質(zhì)量是244，回答下列問題：
（1）SiCl₄發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl
（2）SiCl₄（g）用H₂還原可制取純度很高的硅，當(dāng)反應(yīng)中有1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)吸收59kJ熱量，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為SiCl₄（g）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236 kJ/mol
（3）加鋇礦粉調(diào)節(jié)PH=7的作用是使BaCO₃轉(zhuǎn)化為BaCl₂和使Fe³⁺ 完全沉淀．
（4）生成濾渣A的離子方程式Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓（．
（5）BaCl₂濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌，再經(jīng)真空干燥后得到BaCl₂．2H₂O．
（6）10噸含78.8% BaCO₃的鋇礦粉理論上最多能生成BaCl₂．2H₂O9.76噸．

Answer 1

分析 流程分析可知四氯化硅控制溫度40°C，加入水水解生成原硅酸和氯化氫，過濾得到鹽酸溶液，加入鋇礦粉主要成分為BaCO₃，且含有鐵、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，得到氫氧化鎂沉淀，過濾得到濾液為氯化鋇溶液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到氯化鋇晶體；
（1）氯化硅水解生成原硅酸和氯化氫；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法得到由SiCl₄制備硅的熱化學(xué)方程式，注意焓變的計(jì)算；
（3）pH=3.4時(shí)，三價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵，當(dāng)調(diào)節(jié)PH=7時(shí)能促使三價(jià)鐵離子沉淀完全；
（4）根據(jù)氫氧化鐵和氫氧化鎂完全沉淀所需溶液的PH值確定濾渣A的成分；
（5）從溶液中制取固體的方法是：蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌；
（6）由原子守恒知，1molBaCO₃能生成1molBaCl₂•2H₂O，n（BaCl₂•2H₂O）=n（BaCO₃），以此計(jì)算．

解答 解：（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↑，
故答案為：SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl↑；
（2）用H₂還原SiCl₄蒸氣可制取純度很高的硅，當(dāng)反應(yīng)中有1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)吸收59KJ熱量，轉(zhuǎn)移4mol電子吸收熱量236KJ，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol，
故答案為：SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol；
（3）pH=3.4時(shí)，三價(jià)鐵離子完全生成沉淀，使Fe³⁺完全沉淀；鹽酸和碳酸鋇反應(yīng)生成氯化鋇和二氧化碳、水，加鋇礦粉并調(diào)節(jié)pH=7的作用是使BaCO₃轉(zhuǎn)化為BaCl₂，同時(shí)使使Fe³⁺完全沉淀，
故答案為：使Fe³⁺完全沉淀；
（4）當(dāng)pH=3.4時(shí)，鐵離子完全生成沉淀，當(dāng)pH=12.4時(shí)，鎂離子完全沉淀生成氫氧化鎂，Mg（OH）₂，所以當(dāng)pH=12.5時(shí)，濾渣A的成分是氫氧化鎂，反應(yīng)的離子方程式為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，
故答案為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；
（5）BaCl₂•2H₂O為結(jié)晶水合物，為了防止結(jié)晶水的散失，通常從溶液中制取固體的方法是降溫結(jié)晶，即：蒸發(fā)濃縮→降溫結(jié)晶→過濾→洗滌，
故答案為：蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶；
（6）由原子守恒知，1molBaCO₃能生成1molBaCl₂•2H₂O，n（BaCl₂•2H₂O）=n（BaCO₃）
m（BaCl₂•2H₂O）=n（BaCl₂•2H₂O）×M（BaCl₂•2H₂O）=$\frac{10t×78%}{197g/mol}$×244g/mol=9.76t，
故答案為：9.76．

點(diǎn)評(píng) 本題考查BaCl₂•2H₂O制備實(shí)驗(yàn)，側(cè)重考查物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作的應(yīng)用，明確考查從溶液中制取固體的方法，以及根據(jù)原子守恒計(jì)算和相對(duì)誤差的計(jì)算等，題目難度中等．