Question

单质硅是很重要的工业产品。
（1）硅用于冶炼镁，也称硅热法炼镁。根据下列条件：
Mg（s）＋ 1/2O₂（g）＝ MgO（s）  △H₁＝－601．8 kJ/mol
Mg（s）＝ Mg（g）                △H₂＝+75 kJ/mol
Si（s） ＋ O₂（g） ＝ SiO₂（s）   △H₃＝ －859．4 kJ/mol
则2MgO（s）＋ Si（s）＝ SiO₂（s）＋ 2Mg（g）  △H ＝        
Mg-NiOOH水激活电池是鱼雷的常用电池，电池总反应是：Mg+2NiOOH+2H₂O=Mg(OH)₂+ 2Ni(OH)₂，写出电池正极的电极反应式                       。
（2）制备多晶硅（硅单质的一种）的副产物主要是SiCl₄，SiCl₄对环境污染很大，遇水强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl₄和钡矿粉（主要成分为BaCO₃，且含有Fe³⁺、Mg²⁺等离子）制备BaCl₂·2H₂O和SiO₂等物质。工艺流程如下：

已知： 25℃ K_sp[Fe(OH)₃]＝4．0×10^-38， K_sp[Mg(OH)₂]＝1．8×10^-11；通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10^-5mol/L时，沉淀就达完全。回答下列问题：
①SiCl₄发生水解反应的化学方程式为_______________________________________。
②若加钡矿粉调节pH=3时，溶液中c(Fe³⁺)=             。
③若用10吨含78% BaCO₃的钡矿粉，最终得到8．4吨BaCl₂·2H₂O (M=244g/mol)，则产率为      。
④滤渣C能分别溶于浓度均为3mol/L的溶液和溶液（中性）。请结合平衡原理和必要的文字解释滤渣C能溶于3mol/L的溶液的原因______。

Answer 1

（1）+494．2kJ/mol，   NiOOH + H₂O + e^- = Ni(OH)₂ + OH^-；
（2）①SiCl₄ +3H₂O = H₂SiO₃↓+ 4HCl 或SiCl₄ + 4H₂O = H₄SiO₄↓+ 4HCl
②4．0×10^-5mol/L， ③ 86．9% （3分）
④Mg(OH)₂(s)在溶液中存在的溶解平衡：Mg(OH)₂(s)Mg²⁺(aq)+2OH^- (aq)，NH₄⁺与OH^-结合生成难电离的NH₃．H₂O，使平衡向正反应方向移动，最终Mg(OH)₂溶解。（3分）

试题分析：（1）根据反应①Mg（s）＋ 1/2O₂（g）＝ MgO（s）△H₁＝－601．8 kJ/mol
②Mg（s）＝ Mg（g） △H₂＝+75 kJ/mol③Si（s）＋ O₂（g）＝ SiO₂（s） △H₃＝ －859．4 kJ/mol，利用盖斯定律：③+②×2—①×2得2MgO（s）＋ Si（s）＝ SiO₂（s）＋ 2Mg（g）  △H ＝+494．2kJ/mol；Mg-NiOOH水激活电池是鱼雷的常用电池，电池总反应是：Mg+2NiOOH+2H₂O=Mg(OH)₂+ 2Ni(OH)₂，电池正极反应NiOOH得电子生成Ni(OH)₂，利用原子守恒和电荷守恒写出电极反应式为
NiOOH + H₂O + e^- = Ni(OH)₂ + OH^-；（2）根据题给流程图知，SiCl₄发生水解反应生成硅酸沉淀和盐酸，过滤得滤渣A为硅酸，滤液为盐酸，向滤液中加入钡矿粉（主要成分为BaCO₃，且含有Fe³⁺、Mg²⁺等离子），调节至pH=7，过滤得滤渣B为氢氧化铁，向滤液中加氢氧化钠溶液，调节至pH=12.5，过滤得滤渣C为氢氧化镁，滤液经一系列操作得BaCl₂·2H₂O。①SiCl₄发生水解反应生成硅酸和盐酸，化学方程式为SiCl₄ +3H₂O = H₂SiO₃↓+ 4HCl 或SiCl₄ + 4H₂O = H₄SiO₄↓+ 4HCl；②Ksp[Fe（ OH）₃]=4.0×10^-38，pH=3的溶液中，氢氧根离子的浓度为1×10^-11mol/L，c（Fe³⁺）=4.0×10^-38/(1×10^-11)³=4.0×10^-5mol/L；③根据原子守恒得关系式：BaCO₃——BaCl₂·2H₂O，若用10吨含78% BaCO₃的钡矿粉，理论上生成BaCl₂·2H₂O为9.66吨，而最终得到8．4吨BaCl₂·2H₂O (M=244g/mol)，则产率为86．9%；④根据题给信息知，滤渣氢氧化镁能溶于3mol/L的NH₄Cl溶液的原因Mg(OH)₂(s)在溶液中存在的溶解平衡：Mg(OH)₂(s)Mg²⁺(aq)+2OH^- (aq)，NH₄⁺与OH^-结合生成难电离的NH₃．H₂O，使平衡向正反应方向移动，最终Mg(OH)₂溶解。