Question

【題目】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，它對環(huán)境污染很大，遇水能強烈水解，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；

② BaCO3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(fā)生水解反應的化學方程式為______________________________________________

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

（3）加鋇礦粉并調節(jié)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℃，Ksp[Fe(OH)3]=2.2×10－38)。

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

（6）BaCl2濾液經___________、__________、過濾、洗滌，再經真空干燥后得到BaCl2·2H2O

Answer 1

【答案】SiCl4+4H2O==H4SiO4↓+4HCl SiCl4(g)+2H2(g)==Si(s)+4HCl(g) ΔH=+236 kJ·mol-1 使BaCO3轉化為BaCl2 使Fe3+完全沉淀 2.2×10-17mol·L-1 Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓ 蒸發(fā)濃縮 冷卻結晶

【解析】

根據工藝流程圖分析每步操作發(fā)生的反應；根據Ksp的表達式計算溶液中的離子濃度。

(1)SiCl4發(fā)生水解反應生成難溶的原硅酸，化學方程式為：SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl；

故答案為：SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl；

(2)1molSiCl4被還原成Si時轉移4mol電子，所以吸收的熱量為：59 kJ×4=236 kJ，所以熱化學方程式為：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)鋇礦粉的主要成分是BaCO3，濾液呈酸性，反應生成氯化鋇，根據題干信息可知pH=7時，Fe3+完全沉淀；

故答案為：使BaCO3轉化為BaCl2；使Fe3+完全沉淀；

(4) pH=7時，c(OH-)=10-7mol/L，Ksp[Fe(OH)3]= c3(OH-) c(Fe3+)=2.2×10－38，則c(Fe3+)=2.2×10-17mol·L-1；

故答案為：2.2×10-17mol·L-1；

(5)由流程圖知當pH=12.5時，Mg2+完全沉淀，所以濾渣A是Mg(OH)2，反應方程式為：Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓；

故答案為：Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓；

(6)BaCl2濾液經蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌再真空干燥后得到BaCl2．2H2O；

故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶。