Question

14．SiO₂作为牙膏的高档摩擦剂具有洁齿能力强、理化性能好等特点，适于生产高档透明牙膏．下图是工业生产SiO₂的工艺流程图．请回答相关问题．
【相关资料】硅酸，化学式不用填为H₂SiO₃．难溶于水．实验室常用硅酸盐和强酸反应制得．受热易分解为二氧化硅不用填和水．

（1）反应过程中要不断搅拌且保持温度为80～95℃，目的是使反应物充分接触并使反应充分进行；
（2）写出反应釜中发生复分解反应的化学方程式Na₂SiO₃+H₂SO₄═SiO₂+Na₂SO₄+H₂O；
（3）上述反应生成物中，属于盐类物质的阴离子SO₄^2-（填离子符号）；
（4）操作A的名称是过滤，洗涤的目的有洗去表面的可溶性杂质和不溶性杂质；
（5）操作B的名称是干燥，为顺利完成此操作，通常将产品均匀铺开置于鼓风箱中，这样做的目的是增加产品和空气的接触面积，以便产品快速干燥；
（6）检验产品已经洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液，蒸发，若无固体析出，则已经洗净；或取最后一次洗涤液，滴加硝酸钡（或氯化钡），若无沉淀生成，则已经洗净．

Answer 1

分析 题目给出一个物质制备过程，相对而言该工艺陌生，但是考查内容是相对熟悉的实验操作过程．所以要从转化中提炼操作以及注意事项．硅酸钠是陌生的物质，其反应也是没接触过，但是它是一种盐，而加入酸，盐和酸之间就要反应，结合碳酸钠性质，可以类推出应该是Na₂SiO₃+H₂SO₄═SiO₂+Na₂SO₄+H₂O．其余问题就迎刃而解．

解答 解：硅酸钠是陌生的物质，其反应也是没接触过，但是它是一种盐，而形式上和碳酸钠很相似，碳酸钠和硫酸反应时反应为Na₂CO₃+H₂SO₄═CO_2^↑+Na₂SO₄+H₂O．硅酸钠加入酸，盐和酸之间就要反应，结合碳酸钠性质，可以类推出应该是Na₂SiO₃+H₂SO₄═SiO₂+Na₂SO₄+H₂O．二氧化硅不溶解于水，所以过滤、洗涤、干燥后后可以得到纯净的二氧化硅，粉碎后即可使用．
（1）反应过程中要不断搅拌且保持温度为80～95℃，搅拌的目的是硫酸液体和硅酸钠固体充分接触进而加快反应的速度，使反应进行的充分．保持相对稳定的高温，是温度越高，反应进行的也就越快．所以搅拌加热目的是使反应物充分接触并使反应充分进行并且反应进行快；
（2）硅酸钠和碳酸钠的形式相似，根据对应产物可推出发生反应的化学方程式为：Na₂SiO₃+H₂SO₄═SiO₂+Na₂SO₄+H₂O；
（3）上述反应生成物中，二氧化硅和水是非金属氧化物，硫酸钠是金属阳离子和酸根离子硫酸根离子形成的盐．所以属于盐类物质的阴离子 是硫酸根离子，带两个单位负电荷，为SO₄^2-；
（4）操作A实现的是固液分离，所以名称是：过滤，洗涤的目的有：洗去表面的可溶性杂质和不溶性杂质；
（5）操作B是去掉水蒸气，所以名称是烘干或者干燥，为顺利完成此操作，通常将产品均匀铺开置于鼓风箱中，这样做的目的是增加产品和空气的接触面积，以便产品快速干燥；
（6）检验产品已经洗涤干净，由于干净与否就是看是否残留了可溶性物质，所以既可以看洗涤后的液体中蒸发后是否有参与物质，由于参与固体只能是可溶性的硫酸钠，也可以采用检验硫酸根离子的形式，所以可以采取对洗涤液加入可溶性钡离子的形式检验．所以方法是取最后一次洗涤液，蒸发，若无固体析出，则已经洗净；或取最后一次洗涤液，滴加硝酸钡（或氯化钡），若无沉淀生成，则已经洗净．
故答案为：（1）使反应物充分接触并使反应充分进行；
（2）Na₂SiO₃+H₂SO₄═SiO₂+Na₂SO₄+H₂O；
（3）SO₄^2-；
（4）过滤，洗去表面的可溶性杂质，不溶性杂质；
（5）烘干，增加产品和空气的接触面积，以便产品快速干燥；
（6）取最后一次洗涤液，蒸发，若无固体析出，则已经洗净；或取最后一次洗涤液，滴加硝酸钡（或氯化钡），若无沉淀生成，则已经洗净．

点评 从过程中分析和推断物质转化过程的原理和方法，进而结合相关的实验的操作以及物质转化关系进行解答．