Question

1．制備多晶硅（硅單質(zhì)的一種）的副產(chǎn)物以SiCI₄為主，其對(duì)環(huán)境污染很大，遇水強(qiáng)烈水解，放出大量熱量．研究人員利用SiCl₄水解生成的鹽酸和鋇礦粉（主要成份為BaCO₃，且含有鈣、鐵、鎂等離子）制備BaCl₂•2H₂O，工藝流程如圖：
已知：常溫下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分別是：3.4、12.4．
（1）①SiCl₄水解控制在40℃以下的原因是防止HCl揮發(fā)污染環(huán)境或控制SiCl₄的水解速率，防止反應(yīng)過于劇烈．
    ②已知：SiCl₄（s）+H₂（g）=SiHCl₃（s）+HCl（g）△H₁=47kJ/mol　　
           SiHCl₃（s）+H₂（g）=Si（s）+3HCl（g）△H₂=189kJ/mol
則SiCl₄被H₂還原制備硅的熱化學(xué)方程式為SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol．
（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）過濾②的濾渣A的化學(xué)方程式為Fe（OH）₃，接著往濾渣中加20%NaOH調(diào)節(jié)pH=12.5，控制溫度70℃時(shí)，濾渣B的主要成分的化學(xué)式為Mg（OH）₂，控制溫度70℃的目的是確保鈣離子完全除去（或溫度越高，Ca（OH）₂溶解度越�。�．
（4）濾液③經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾等操作，再經(jīng)真空干燥后得到BaCl₂•2H₂O．

Answer 1

分析 根據(jù)流程圖可知SiCl₄水解生成的鹽酸和原硅酸，過濾得到鹽酸，鹽酸與鋇礦粉反應(yīng)，主要生成BaCl₂，同時(shí)溶液中含有鈣、鐵、鎂等離子，通過調(diào)節(jié)PH值一一除去，最終得到BaCl₂•2H₂O．
（1）氯化硅水解生成原硅酸和氯化氫；溫度越高，氯化硅的水解速率越大，氯化氫的揮發(fā)越強(qiáng)；將兩個(gè)方程式相加即得則由SiCl₄制備硅的熱化學(xué)方程式，注意焓變進(jìn)行相應(yīng)的改變；
（2）加鋇礦粉時(shí)生成BaCl₂是碳酸鋇溶解于酸中反應(yīng)生成；
（3）根據(jù)氫氧化鐵和氫氧化鎂完全沉淀所需溶液的PH值確定濾渣的成分；根據(jù)氫氧化鈣溶解度隨溫度升高減��；
（4）根據(jù)從溶液中析出固體的方法分析解答．

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，溫度高時(shí)，氯化硅的水解速率增大，氯化氫的揮發(fā)增強(qiáng)，且氯化氫能污染環(huán)境，溫度較低時(shí)，能防止HCl揮發(fā)污染環(huán)境或控制SiCl₄的水解速率，防止反應(yīng)過于劇烈，
由蓋斯定律可知：將方程式SiCl₄（s）+H₂（g）=SiHCl₃（s）+HCl（g）△H₁=+47kJ/mol和SiHCl₃（s）+H₂（g）=Si（s）+3HCl（g）△H₂=+189kJ/mol相加得SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol，
故答案為：防止HCl揮發(fā)污染環(huán)境或控制SiCl₄的水解速率，防止反應(yīng)過于劇烈；SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol；
（2）碳酸鋇和鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇，反應(yīng)的方程式為：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂+H₂O↑；
故答案為：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂+H₂O↑；
（3）當(dāng)pH=3.4時(shí)，鐵離子完全生成沉淀，所以當(dāng)pH=7時(shí)，濾渣A的成分是氫氧化鐵；當(dāng)pH=12.4時(shí)，鎂離子完全沉淀生成Mg（OH）₂，所以當(dāng)pH=12.5時(shí)，濾渣B的成分是氫氧化鎂；控制溫度70℃的目的是確保鈣離子完全除去；
故答案為：Fe（OH）₃；Mg（OH）₂；確保鈣離子完全除去（或溫度越高，Ca（OH）₂溶解度越小）；
（4）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；
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用，鹽類水解、沉淀形成條件，雜質(zhì)除去方法，試劑選擇，離子方程式書寫，蓋斯定律應(yīng)用，題目難度中等．