Question

1．單質(zhì)硅是很重要的工業(yè)產(chǎn)品．
（1）硅用于冶煉鎂，也稱硅熱法煉鎂．根據(jù)下列條件：
Mg（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═MgO（s）△H₁=-601.8kJ/mol
Mg（s）═Mg（g）△H₂=+75kJ/mol
Si（s）+O₂（g）═SiO₂（s）△H₃=-859.4kJ/mol
則2MgO（s）+Si（s）═SiO₂（s）+2Mg（g）△H=+494.2kJ/mol
Mg-NiOOH水激活電池是魚雷的常用電池，電池總反應(yīng)是：Mg+2NiOOH+2H₂O═Mg（OH）₂+2Ni（OH）₂，寫出電池正極的電極反應(yīng)式NiOOH+H₂O+e^-=Ni（OH）₂+OH^-．
（2）制備多晶硅（硅單質(zhì)的一種）的副產(chǎn)物主要是SiCl₄，SiCl₄對(duì)環(huán)境污染很大，遇水強(qiáng)烈水解，放出大量的熱．研究人員利用SiCl₄和鋇礦粉（主要成分為BaCO₃，且含有Fe³⁺、Mg²⁺等離子）制備BaCl₂•2H₂O和SiO₂等物質(zhì)．工藝流程如下：

已知：25℃K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11；通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10^-5mol/L時(shí)，沉淀就達(dá)完全．回答下列問題：
①SiCl₄發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiCl₄+3H₂O=H₂SiO₃↓+4HCl或SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl．
②若加鋇礦粉調(diào)節(jié)pH=3時(shí)，溶液中c（Fe³⁺）=4.0×10^-5mol/L．
③第②步過濾后，需要調(diào)節(jié)溶液的pH=12.5，目的是：使鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂沉淀．
④濾渣C能分別溶于濃度均為3mol/L的NH₄Cl溶液和CH₃C00NH₄溶液（中性）．請(qǐng)結(jié)合平衡原理和必要的文字解釋濾渣C能溶于3mol/L的NH₄Cl溶液的原因Mg（OH）₂（s）在溶液中存在的溶解平衡：Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^-（aq），NH₄⁺與OH^-結(jié)合生成難電離的NH₃．H₂O，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，最終Mg（OH）₂溶解．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到反應(yīng)焓變；先寫出負(fù)極的電極反應(yīng)，然后根據(jù)正極的電極反應(yīng)=總反應(yīng)-正極的電極反應(yīng)；
（2）①根據(jù)氯化硅水解生成原硅酸和氯化氫；
②根據(jù)難溶物的溶度積來計(jì)算，若加鋇礦粉調(diào)節(jié)pH=3時(shí)，C（H⁺）=1.0×10^-3mol/L，C（OH^-）=$\frac{1×1{0}^{-14}}{1×1{0}^{-3}}$mol/L=1.0×10^-11mol/L，根據(jù)氫氧化鐵的溶度積K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，計(jì)算得到離子濃度；
③第②步過濾后，需要調(diào)節(jié)溶液的pH=12.5，目的是沉淀鎂離子；
④根據(jù)外界條件濃度對(duì)平衡的影響分析，Mg（OH）₂（s）存在的溶解平衡：Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^- （aq），NH₄⁺與OH^-結(jié)合生成難電離的NH₃•H₂O，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；

解答 解：（1）①M(fèi)g（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=MgO（s）△H₁=-601.8kJ/mol
②Mg（s）=Mg（g）△H₂=+75kJ/mol
③Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）△H₃=-859.4kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律②+③-①×2得到：2MgO（s）+Si（s）=SiO₂（s）+2Mg（g）△H=+494.2kJ/mol；
電池總反應(yīng)是：Mg+2NiOOH+2H₂O═Mg（OH）₂+2Ni（OH）₂，負(fù)極的電極反應(yīng)：Mg-2e^-+2H₂O═Mg（OH）₂+2H⁺，正極的電極反應(yīng)為：NiOOH+H₂O+e-=Ni（OH）₂+OH^-；
故答案為：+494.2kJ/mol；NiOOH+H₂O+e-=Ni（OH）₂+OH^-；
（2）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或SiCl₄ +3H₂O=H₂SiO₃↓+4HCl，
故答案為：SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl或SiCl₄ +3H₂O=H₂SiO₃↓+4HCl； 
②若加鋇礦粉調(diào)節(jié)pH=3時(shí)，C（H⁺）=1.0×10^-3mol/L，C（OH^-）=$\frac{1×1{0}^{-14}}{1×1{0}^{-3}}$mol/L=1.0×10^-11mol/L，根據(jù)氫氧化鐵的溶度積K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，可知C（Fe³⁺）=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{（1.0×1{0}^{-11}）^{3}}$mol/L=4.0×10^-5mol/L，故答案為：4.0×10^-5mol/L；
③第②步過濾后，需要調(diào)節(jié)溶液的pH=12.5，目的是沉淀鎂離子，使鎂離子全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂沉淀，
故答案為：使鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂沉淀；
④Mg（OH）₂（s）存在的溶解平衡：Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^- （aq），NH₄⁺與OH^-結(jié)合生成難電離的NH₃•H₂O，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，最終Mg（OH）₂溶解，
故答案為：Mg（OH）₂（s）在溶液中存在的溶解平衡：Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^- （aq），NH₄⁺與OH^-結(jié)合生成難電離的NH₃•H₂O，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，最終Mg（OH）₂溶解．

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，沉淀形成條件、平衡移動(dòng)等以及蓋斯定律應(yīng)用、電極反應(yīng)的書寫，題目難度中等．