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（主要成份為BaCO₃，且含有鐵、鎂等離子）制備BaCl₂?2H₂O，工藝流程如下．
已知：常溫下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分別是：3.4、12.4．

（1）已知：SiCl₄（s）+H₂（g）=SiHCl₃（s）+HCl（g）△H₁=+47kJ/mol
SiHCl₃（s）+H₂（g）=Si（s）+3HCl（g）△H₂=+189kJ/mol
則由SiCl₄制備硅的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）請寫出SiCl₄水解反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（3）加鋇礦粉并調(diào)節(jié)PH=7的作用是

 

．
（4）加20% NaOH調(diào)節(jié)pH=12.5，得到濾渣A的主要成分是

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）將兩個方程式相加即得則由SiCl₄制備硅的熱化學(xué)方程式，注意焓變進行相應(yīng)的改變；
（2）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；
（3）pH=3.4時，三價鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵，當(dāng)調(diào)節(jié)PH=7時能促使三價鐵離子沉淀完全；  
（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．

解答： 解：（1）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相加可得：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；
（2）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；
（3）pH=3.4時，三價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，同時使使Fe³⁺完全沉淀，
故答案為：①使BaCO₃轉(zhuǎn)化為BaCl₂，②使Fe³⁺完全沉淀生成氫氧化鐵沉淀；       
（4）當(dāng)pH=3.4時，鐵離子完全生成沉淀，當(dāng)pH=12.4時，鎂離子完全沉淀生成氫氧化鎂，Mg（OH）₂，所以當(dāng)pH=12.5時，濾渣A的成分是氫氧化鎂，
故答案為：Mg（OH）₂．

點評：本題考查了BaCl₂?2H₂O制備實驗方案的設(shè)計方法，題目難度中等，為高考的熱點，正確理解制備流程、反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，涉及了制備方案的設(shè)計、熱化學(xué)方程式、離子方程式書寫，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．