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，它对环境污染很大，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，且含有钙、铁、镁等离子)制备BaCl₂·2H₂O，工艺流程如图所示。已知常温下Fe^3＋、Mg^2＋完全沉淀的pH分别是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

则由SiCl₄制备硅的热化学方程式为__________________________________。

(2)加钡矿粉时生成BaCl₂的离子反应方程式是_________________________。

(3)加20% NaOH溶液调节pH＝12.5，得到滤渣A的主要成分是________，控制温度70 ℃的目的是____________________________________________。

(4)BaCl₂滤液经蒸发浓缩、降温结晶、过滤，再经真空干燥后得到BaCl₂·2H₂O。实验室中蒸发浓缩，用到的含硅酸盐的仪器有__________种。

(5)为体现该工艺的绿色化学思想，该工艺中能循环利用的物质是____________。

Answer

(1)防止HCl挥发污染环境或控制SiCl4的水解速率，防止反应过于剧烈 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 确保钙离子完全除去[或温度越高，Ca(OH)2溶解度越小]

(4)3 (5)BaCl2

【解析】根据题中信息SiCl4与水反应时，强烈水解并放出大量的热，控制温度较低，可以降低反应速率，减少HCl的挥发。将题给的两个热化学方程式相减，便得到制硅的热化学方程式。(2)过滤后溶液为盐酸，与碳酸钡发生反应，碳酸钡难溶，写离子方程式时，应保留化学式。(3)根据题中的信息，常温下Fe3＋、Mg2＋完全沉淀的pH分别是3.4、12.4，因此调节pH＝7时滤渣的主要成分是Fe(OH)3，pH＝12.5时滤渣的主要成分是Mg(OH)2，同时控制温度较高时，Ca(OH)2溶解度减小，有Ca(OH)2生成。(4)蒸发浓缩时，需要用到酒精灯、蒸发皿、玻璃棒。(5)过滤④的滤液中含有大量的氯化钡，可以循环利用。