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）①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氯化物。80℃冷凝的目的是：_____________________。②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=+1.9KJ/mol （3mol）

（2）将MgCl2、FeCl3、AlCl3等金属氯化物冷凝为固体，从而与SiCl4分开。（2分）

2C+SiO2+2Cl2SiCl4+2CO 或2C+SiO2Si+2CO ，Si+2Cl2SiCl4（2分）

（3）Al3++4OH-＝AlO2-+2H2O （2分）（4）溶液IV中NaAlO2水解呈碱性，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（3分）；0.078（2分）

【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－＋2H2OAl(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：1000g×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。