Question

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，它對環(huán)境污染很大，能遇水強烈水解，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，且含有鈣、鐵、鎂等離子)制備BaCl2·2H2O，工藝流程如圖所示。已知常溫下Fe3＋、Mg2＋完全沉淀的pH分別是3.4、12.4。

 

(1)SiCl4水解控制在40 ℃的原因是___________________________________。

已知：SiCl4(s)＋H2(g)=SiHCl3(s)＋HCl(g) ΔH1＝＋47 kJ·mol－1

Si(s)＋3HCl(g)=SiHCl3(s)＋H2(g) ΔH2＝－189 kJ·mol－1

則由SiCl4制備硅的熱化學(xué)方程式為__________________________________。

(2)加鋇礦粉時生成BaCl2的離子反應(yīng)方程式是_________________________。

(3)加20% NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝12.5，得到濾渣A的主要成分是________，控制溫度70 ℃的目的是____________________________________________。

(4)BaCl2濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾，再經(jīng)真空干燥后得到BaCl2·2H2O。實驗室中蒸發(fā)濃縮，用到的含硅酸鹽的儀器有__________種。

(5)為體現(xiàn)該工藝的綠色化學(xué)思想，該工藝中能循環(huán)利用的物質(zhì)是____________。

 

Answer 1

(1)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)　ΔH＝＋236 kJ·mol－1

(2)BaCO3＋2H＋=Ba2＋＋CO2↑＋H2O

(3)Mg(OH)2、Ca(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)3　(5)BaCl2

【解析】根據(jù)題中信息SiCl4與水反應(yīng)時，強烈水解并放出大量的熱，控制溫度較低，可以降低反應(yīng)速率，減少HCl的揮發(fā)。將題給的兩個熱化學(xué)方程式相減，便得到制硅的熱化學(xué)方程式。(2)過濾后溶液為鹽酸，與碳酸鋇發(fā)生反應(yīng)，碳酸鋇難溶，寫離子方程式時，應(yīng)保留化學(xué)式。(3)根據(jù)題中的信息，常溫下Fe3＋、Mg2＋完全沉淀的pH分別是3.4、12.4，因此調(diào)節(jié)pH＝7時濾渣的主要成分是Fe(OH)3，pH＝12.5時濾渣的主要成分是Mg(OH)2，同時控制溫度較高時，Ca(OH)2溶解度減小，有Ca(OH)2生成。(4)蒸發(fā)濃縮時，需要用到酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒。(5)過濾④的濾液中含有大量的氯化鋇，可以循環(huán)利用。