Question

石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO₂（7.8%）、Al₂O₃(5.1%)、Fe₂O₃(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯和综合应用流程如下：

（注：SiCl₄的沸点是57.6ºC，金属氯化物的沸点均高于150ºC）

（1）已知1mol石墨完全转化为金刚石需要吸收1.9kJ的能量。请写出石墨转化为金刚石的热化学反应方程式：               

（2）向反应器中通入Cl₂前，需通一段时间的N₂。高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物。80℃冷凝的目的是：                由活性炭得到气体Ⅱ的化学反应方程式为：               

（3）加入过量NaOH溶液得到溶液IV的离子反应方程式为：               

（4）用化学反应原理解释得到沉淀V的过程中乙酸乙酯和加热的作用：                。1kg初级石墨最多可获得V的质量为        kg。

Answer

（1）C（石墨，S）=C（金刚石，S），△H=+1.9 kJ/mol；（2）将MgCl2、FeCl3、AlCl3等金属氯化物冷凝为固体，从而与SiCl4分开；2C+SiO2+2Cl2 SiCl4+2CO或2C+SiO2 Si+2CO，Si+2Cl2 SiCl4；（3）Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；（4）溶液IV中NaAlO2水解显碱性，乙酸乙酯消耗NaAlO2水解生成的碱，促进NaAlO2水解生成Al(OH)3；加热促进水解，加快反应的速率；0.078。

【解析】

试题分析：（1）根据题目中所给信息，热化学反应方程式为：C（石墨，S）=C（金刚石，S），△H=+1.9 kJ·mol－1；（2）高温下，Si元素转化成SiCl4，铁元素转化成FeCl3，Mg元素转化成MgCl2，Al元素转化成AlCl3，SiCl4沸点是57.6℃，MgCl2、FeCl3、AlCl3沸点均高于150℃，加热到1500℃，MgCl2、FeCl3、AlCl3、SiCl4全部转化成气体I，80℃冷凝，SiCl4还是气体，而MgCl2、FeCl3、AlCl3状态是固体，便于与SiCl4分开；气体II中气体为SiCl4，因此发生的反应是SiO2＋2C 2CO＋Si，Si＋Cl2 SiCl4；(3)固体III是FeCl3、MgCl2、AlCl3，加入过量NaOH溶液发生离子反应是：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓、Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－=AlO2－＋2H2O；(4)AlO2－＋2H2O Al(OH)3＋OH－，乙酸乙酯在碱中彻底水解，消耗OH－，促进水解，生成Al(OH)3，盐类水解是吸热反应，加热促进水解，加快反应速率；沉淀V是氧化铝，根据铝元素守恒，氧化铝的质量为：1000×5.1%×2×10－3×78/102 =0.078g。

考点：考查热化学反应方程式的书写、信息处理、元素及其化合物的性质、水解反应、化学计算等知识。