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

2

O₂（g）=MgO（s）△H₁=-601.8kJ/mol
Mg（s）=Mg（g）△H₂=+75kJ/mol
Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）△H₃=-859.4kJ/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

 

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（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NH₄Cl溶液和CH₃COONH₄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NH₄Cl溶液的原因

 

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Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题,化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）根据热化学方程式和盖斯定律计算得到反应焓变；先写出负极的电极反应，然后根据正极的电极反应=总反应-正极的电极反应；
（2）①根据氯化硅水解生成原硅酸和氯化氢；
②根据难溶物的溶度积来计算；
③依据钡元素守恒，建立关系式：BaCO₃ ～BaCl₂?2H₂O计算；
④根据外界条件浓度对平衡的影响分析．

解答： 解：（1）①Mg（s）+

1

2

O₂（g）=MgO（s）△H₁=-601.8kJ/mol
②Mg（s）=Mg（g）△H₂=+75kJ/mol
③Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）△H₃=-859.4kJ/mol
依据盖斯定律②+③-①×2得到：2MgO（s）+Si（s）=SiO₂（s）+2Mg（g）△H=+494.2kJ/mol；
电池总反应是：Mg+2NiOOH+2H₂O═Mg（OH）₂+2Ni（OH）₂，负极的电极反应：Mg-2e^-+2H₂O═Mg（OH）₂+2H⁺，正极的电极反应为：NiOOH+H₂O+e-=Ni（OH）₂+OH^-；
故答案为：+494.2kJ/mol；NiOOH+H₂O+e-=Ni（OH）₂+OH^-；
（2）①氯化硅水解生成原硅酸和氯化氢，水解方程式为：SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl或SiCl₄ +3H₂O=H₂SiO₃↓+4HCl，
故答案为：SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl或SiCl₄ +3H₂O=H₂SiO₃↓+4HCl； 
②若加钡矿粉调节pH=3时，C（H⁺）=1.0×10^-3mol/L，C（OH^-）=

1×10-14

1×10-3

mol/L=1.0×10^-11mol/L，根据氢氧化铁的溶度积K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，可知C（Fe³⁺）=

4.0×10-38

(1.0×10-11) 3

mol/L=4.0×10^-5mol/L，故答案为：4.0×10^-5mol/L；
③5）10吨含78.8% BaCO₃的钡矿粉理论上最多能生成BaCl₂?2H₂O质量xt，
BaCO₃ ～BaCl₂?2H₂O
197        244
10t×78%    x

197

10t×78%

=

244

x

 解得：x=9.66t，而实际上得到8.4吨BaCl₂?2H₂O，则产率为

8.4t

9.66t

×100%=96.6%，
故答案为：96.6%；
④Mg（OH）₂（s）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，
故答案为：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．

点评：本题考查了物质制备流程分析判断，物质性质的应用，沉淀形成条件、平衡移动等以及盖斯定律应用、电极反应的书写，题目难度中等．