Question

（2010?扬州模拟）多晶硅（硅单质的一种）被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl₄为主，它对环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热．研究人员利用SiCl₄水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成份为BaCO₃，且含有钙、铁、镁等离子）制备BaCl₂?2H₂O，工艺流程如下．已知常温下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分别是：3.4、12.4． 
  
（1）SiCl₄水解控制在40℃以下的原因是

防止HCl挥发污染环境或控制SiCl₄的水解速率，防止反应过于剧烈

．
已知：SiCl₄（s）+H₂（g）=SiHCl₃（s）+HCl（g）△H₁=+47kJ/mol；SiHCl₃（s）+H₂（g）=Si（s）+3HCl（g）△H₂=+189kJ/mol
则由SiCl₄制备硅的热化学方程式为

SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol

．
（2）加钡矿粉时生成BaCl₂的离子反应方程式是

BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂+H₂O↑

．
（3）加20% NaOH调节pH=12.5，得到滤渣A的主要成分是

Mg（OH）₂、Ca（OH）₂

，控制温度70℃的目的是

确保钙离子完全除去（或温度越高，Ca（OH）₂溶解度越小）

．
（4）BaCl₂滤液经蒸发浓缩、降温结晶、过滤，再经真空干燥后得到?2H₂O．实验室中蒸发浓缩用到的含硅酸盐的仪器有

3

种．
（5）为体现该工艺的绿色化学思想，该工艺中能循环利用的物质是

BaCl₂溶液

．

Answer 1

分析：（1）氯化硅水解生成原硅酸和氯化氢；温度越高，氯化硅的水解速率越大，氯化氢的挥发越强；将两个方程式相加即得则由SiCl₄制备硅的热化学方程式，注意焓变进行相应的改变；
（2）钡矿粉时生成BaCl₂是碳酸钡溶解于酸中反应生成；
（3）根据氢氧化铁和氢氧化镁完全沉淀所需溶液的PH值，氢氧化钙溶解度随温度升高减小确定滤渣A的成分；温度是为了除去钙离子；
（4）蒸发浓缩用到的含硅酸盐的仪器为玻璃仪器；根据从溶液中析出固体的方法分析解答．
（5）循环利用是过程中生成的物质可以再用在制备流程中的原料．

解答：解：（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，温度高时，氯化硅的水解速率增大，氯化氢的挥发增强，且氯化氢能污染环境，温度较低时，能防止HCl挥发污染环境或控制SiCl₄的水解速率，防止反应过于剧烈，
由盖斯定律可知：将方程式SiCl₄（s）+H₂（g）=SiHCl₃（s）+HCl（g）△H₁=+47kJ/mol和SiHCl₃（s）+H₂（g）=Si（s）+3HCl（g）△H₂=+189kJ/mol相加得SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol，
故答案为：防止HCl挥发污染环境或控制SiCl₄的水解速率，防止反应过于剧烈；SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol；
（2）碳酸钡和盐酸反应生成氯化钡，反应的两种方程式为：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂+H₂O↑，故答案为：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂+H₂O↑；
（3）当pH=3.4时，铁离子完全生成沉淀，当pH=12.4时，镁离子完全沉淀生成氢氧化镁，Mg（OH）₂，所以当pH=12.5时，滤渣A的成分是氢氧化镁，氢氧化钙；控制温度70℃的目的是确保钙离子完全除去，故答案为：Mg（OH）₂，Ca（OH）₂；确保钙离子完全除去（或温度越高，Ca（OH）₂溶解度越小）；
（4）从溶液中制取固体的方法是：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤，实验室中蒸发浓缩用到的含硅酸盐的仪器即为玻璃仪器，有蒸发皿、玻璃棒，酒精灯，故答案为：3；
（5）依据流程分析可知，该工艺中能循环利用的物质是BaCl₂溶液，故答案为：BaCl₂溶液．

点评：本题考查了物质制备流程分析判断，物质性质的应用，盐类水解、沉淀形成条件，杂质除去方法，试剂选择，离子方程式书写，盖斯定律应用，题目难度中等．