Question

多晶硅（硅单质的一种）被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl₄为主，它环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl₄水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成分为BaCO₃，且含有铁、镁等离子）制备BaCl₂·2H₂O，工艺流程如下：

已知：

①常温下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分别是3.4、12.4

②BaCO₃的相对分子质量是197；BaCl₂·2H₂O的相对分子质量是244

回答下列问题：

（1）SiCl₄发生水解反应的化学方程式为_______________________________________

（2）用H₂还原SiCl₄蒸汽可制取纯度很高的硅，当反应中有1mol电子转移时吸收59KJ热量，则该反   应的热化学方程式为_____________________________________________

（3）加钡矿粉并调节pH=7的目的是①                ，②               

（4）过滤②后的滤液中Fe³⁺浓度为           （滤液温度25℃，K_sp[Fe(OH)₃]=2.2×10^-38）

（5）生成滤渣A的离子方程式__________________________________________

（6）列式计算出10吨含78.8% BaCO₃的钡矿粉理论上最多能生成BaCl₂·2H₂O的质量为多少吨？

Answer

(14分，第2、6问各3分，其他各2分)（1）SiCl4+4H2O＝H4SiO4↓+4HCl

（2）SiCl4(s)+2H2(g)＝Si(s)+4HCl(s)   △H＝+236kJ/mol

（3）使BaCO3转化为BaCl2；使Fe3+完全沉淀   （4）2.2×10-17mo/L

（5）Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓  （6）=×244＝9.76t

【解析】

试题分析：（1）氯化硅水解生成原硅酸和氯化氢，水解方程式为SiCl4+4H2O＝H4SiO4↓+4HCl。

（2）在反应中硅元素的化合价从＋4价降低到0价，得到4个电子。当反应中有1mol电子转移时吸收59KJ热量，则消耗1mol氯化硅是吸收的热量是59kJ×4＝236kJ，因此该反应的热化学方程式为SiCl4(s)+2H2(g)＝Si(s)+4HCl(s)   △H＝+236kJ/mol。

（3）pH＝3.4时，三价铁离子完全生成沉淀；盐酸和碳酸钡反应生成氯化钡和二氧化碳、水，所以加钡矿粉并调节pH＝7的作用是使BaCO3转化为BaCl2，同时使Fe3+完全沉淀。

（4）溶液的pH＝7，则溶液中 c(OH－)＝1×10－7mo/L，则共计氢氧化铁的溶度积常数可知，滤液中Fe3+浓度＝＝2.2×10-17mo/L。

（5）由于滤液中还含有镁离子，所以需要调节溶液的pH＝12.5，使镁离子完全沉淀生成氢氧化镁，反应的离子方程式是Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓

（6）根据钡原子守恒可知，10吨含78.8% BaCO3的钡矿粉理论上最多能生成BaCl2·2H2O的质量为×244＝9.76t。

考点：考查制备实验方案的设计；热化学方程式的书写；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的计算；物质制备的计算等