Question

（16分）制备多晶硅（硅单质的一种）的副产物以SiCl₄为主，其对环境污染很大，遇水强烈水解，放出大量热量。研究人员利用SiCl₄水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成份为BaCO₃，含有钙、铁、镁等离子）制备BaCl₂·2H₂O，流程为：

已知常温下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分别是3.4和12.4；

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

②已知：SiCl₄(s)+H₂(g)=SiHCl₃(s)+HCl(g)  ΔH₁=47 kJ/mol

SiHCl₃(s)+H₂(g)=Si(s)+3HCl(g)   ΔH₂=189 kJ/mol

则SiCl₄被H₂还原制备硅的热化学方程式                              。

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

（3）过滤②的滤渣A的成分化学式为        ；接着往滤液中加20% NaOH调节pH=12.5，控制温度70℃时，滤渣B的主要成分的化学式           ，控制温度70℃的目的         。

（4）滤液③经                 、过滤等操作，再经真空干燥后得到BaCl₂·2H₂O。

Answer

（1）（共2分）①防止HCl挥发污染环境（1分）；控制SiCl4的水解速率，防止反应过于剧烈（1分）.

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

（2）BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O（2分）

（3）Fe(OH)3（2分）;Mg(OH)2、Ca(OH)2 （2分）确保钙离子完全除去（或温度越高，Ca(OH)2溶解度越小）。（2分）

（4）蒸发浓缩、降温结晶（2分）

【解析】

试题分析：（1）①SiCl4水解有盐酸生成，所以温度控制在40℃以下是防止HCl挥发污染环境。②将两式相加可得SiCl4被H2还原的化学方程式为SiCl4(s)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)，则ΔH=ΔH1+ΔH2=+47 kJ/mol+189 kJ/mol=+236kJ/mol。

（2）SiCl4水解过滤后的溶液就是盐酸，钡矿粉与盐酸反应生成BaCl2的离子反应方程式为：BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O。

（3）钡矿粉中含有钙、铁、镁等离子杂质，根据Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH，知道pH=7是Fe3+完全沉淀，故滤渣A是Fe(OH)3，当pH=12.5时Mg2+完全沉淀，由于溶液中还有Ca2+，Ca(OH)2是微溶物，故滤渣B中有Mg(OH)2、Ca(OH)2。Ca(OH)2的溶解度随着温度升高而降低，故控制温度70℃的目的是确保钙离子完全除去。

（4）从溶液得到晶体的操作步骤有蒸发浓缩、降温结晶、过滤等。

考点：盖斯定律的应用、化工流程题的解题思路、物质的分离。