Question

13．利用濕法制磷酸副產(chǎn)品氟硅酸（H₂SiF₆），可以生產(chǎn)無(wú)水氟化氫，其工藝如圖所示：
已知氟硅酸鉀（K₂SiF₆）微酸性，有吸濕性，微溶于水，不溶于醇．在熱水中水解成氟化鉀、氟化氫及硅酸．
（1）寫(xiě)出反應(yīng)器中的化學(xué)方程式：H₂SiF₆+K₂SO₄=H₂SO₄+K₂SiF₆↓；
（2）在實(shí)驗(yàn)室過(guò)濾操作中所用的玻璃儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒；
在洗滌氟硅酸鉀（K₂SiF₆）時(shí)常用酒精洗滌而不是用水，其目的是：氟硅酸鉀不溶于酒精，減少用水洗滌溶解氟硅酸鉀損失．
（3）該流程中哪些物質(zhì)可以循環(huán)使用：H₂SO₄、K₂SO₄（用化學(xué)式表達(dá)）
（4）氟化氫可以腐蝕刻畫(huà)玻璃，在刻蝕玻璃過(guò)程中也會(huì)生成H₂SiF₆，試寫(xiě)出該反應(yīng)方程式：6HF+SiO₂=H₂SiF₆+2H₂O．
（5）為了測(cè)定無(wú)水氟化氫的純度，取標(biāo)況下的氣體產(chǎn)物2.24L，測(cè)得質(zhì)量為3.1g，并將氣體通入含足量的Ca（OH）₂ 溶液中，得到5.85gCaF₂沉淀，則無(wú)水氫氟酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：97%（保留2位有效數(shù)字）．通過(guò)計(jì)算結(jié)果，試解釋?zhuān)瑯?biāo)況下2.24L產(chǎn)物的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2.0g的原因是HF分子間形成氫鍵，部分締合成雙聚體．

Answer 1

分析 氟硅酸加入硫酸鉀發(fā)生反應(yīng)生成氟硅酸鉀（K₂SiF₆）微酸性，有吸濕性，微溶于水，過(guò)濾得到硫酸和氟硅酸鉀，干燥后在熱水中水解成氟化鉀、氟化氫及硅酸，加入濃硫酸反應(yīng)得到硫酸鉀、氟化氫、和四氯化硅等，凈化冷凝，通過(guò)精餾得到純凈的氟化氫；
（1）氟硅酸加入硫酸鉀發(fā)生反應(yīng)生成氟硅酸鉀和硫酸；
（2）依據(jù)過(guò)濾裝置和過(guò)程選擇需要的玻璃儀器，氟硅酸鉀微溶于水，不溶于醇，為減少損失可以用乙醇洗滌；
（3）反應(yīng)過(guò)程中參與反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中又重新生成的物質(zhì)可以循環(huán)使用，分析流程判斷；
（4）氟化氫可以腐蝕刻畫(huà)玻璃，在刻蝕玻璃過(guò)程中也會(huì)生成H₂SiF₆ ，依據(jù)原子守恒配平書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（5）依據(jù)生成氟化鈣的質(zhì)量計(jì)算物質(zhì)的量，結(jié)合元素守恒得到氣體中氟化氫的物質(zhì)的量，計(jì)算得到質(zhì)量．質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{氟化氫質(zhì)量}{氣體總重量}$×100%，標(biāo)況下測(cè)得2.24L產(chǎn)物質(zhì)量為3.1g，氣體的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2.0g的原因是氟化氫分子間可以形成氫鍵，部分結(jié)合形成雙聚物．

解答 解：氟硅酸加入硫酸鉀發(fā)生反應(yīng)生成氟硅酸鉀（K₂SiF₆）微酸性，有吸濕性，微溶于水，過(guò)濾得到硫酸和氟硅酸鉀，干燥后在熱水中水解成氟化鉀、氟化氫及硅酸，加入濃硫酸反應(yīng)得到硫酸鉀、氟化氫、和四氯化硅等，凈化冷凝，通過(guò)精餾得到純凈的氟化氫；
（1）氟硅酸加入硫酸鉀發(fā)生反應(yīng)生成氟硅酸鉀和硫酸，反應(yīng)器中的化學(xué)方程式為：H₂SiF₆+K₂SO₄=H₂SO₄+K₂SiF₆↓，
故答案為：H₂SiF₆+K₂SO₄=H₂SO₄+K₂SiF₆↓；
（2）依據(jù)過(guò)濾裝置和過(guò)程選擇需要的玻璃儀器為漏斗、燒杯、玻璃棒，在洗滌氟硅酸鉀（K₂SiF₆）時(shí)常用酒精洗滌而不是用水，其目的是氟硅酸鉀微溶于水，不溶于醇，為減少損失用乙醇洗滌，
故答案為：漏斗、燒杯、玻璃棒，氟硅酸鉀不溶于酒精，減少用水洗滌溶解氟硅酸鉀損失；
（3）反應(yīng)過(guò)程中參與反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中又重新生成的物質(zhì)可以循環(huán)使用，分析流程判斷流程中硫酸和硫酸鉀在苯環(huán)過(guò)程中先參加反應(yīng)，隨后又生成，可以循環(huán)使用，
故答案為：H₂SO₄、K₂SO₄；
（4）氟化氫可以腐蝕刻畫(huà)玻璃，在刻蝕玻璃過(guò)程中也會(huì)生成H₂SiF₆ 和水，依據(jù)原子守恒配平書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式為：6HF+SiO₂=H₂SiF₆+2H₂O，
故答案為：6HF+SiO₂=H₂SiF₆+2H₂O；
（5）依據(jù)生成氟化鈣的質(zhì)量計(jì)算物質(zhì)的量=$\frac{5.85g}{78g/mol}$=0.075mol，結(jié)合元素守恒得到氣體中氟化氫的物質(zhì)的量為0.075mol×2=0.15mol，計(jì)算得到HF質(zhì)量=0.15mol×20g/mol=3g．質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{氟化氫質(zhì)量}{氣體總重量}$×100%=$\frac{3g}{3.1g}$×100%=97%，標(biāo)況下測(cè)得2.24L產(chǎn)物質(zhì)量為3.1g，氣體的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2.0g的原因是氟化氫分子間可以形成氫鍵，部分結(jié)合形成雙聚物，
故答案為：97%，HF分子間形成氫鍵，部分締合成雙聚體．

點(diǎn)評(píng) 本題利用濕法制磷酸的副產(chǎn)品氟硅酸可以生產(chǎn)氟化氫的工藝為背景，通過(guò)流程分析，實(shí)驗(yàn)操作，生產(chǎn)條件的選擇，流程中物質(zhì)的循環(huán)使用等，考查分析應(yīng)用的能力，掌握題干信息和物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．