Question

【题目】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，遇水能强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl4水解生成的盐酸和钡矿粉(主要成分为BaCO3，且含有铁、镁等离子)，制备BaCl2·2H2O，工艺流程如下：

已知：

① 常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分别是3.4、12.4；

② BaCO3的相对分子质量是197；BaCl2·2H2O的相对分子质量是244。

回答下列问题：

（1）SiCl4发生水解反应的化学方程式为______________________________________________

（2）用H2还原SiCl4蒸气可制取纯度很高的硅，当反应中有1 mol电子转移时吸收59 kJ热量，则该反应的热化学方程式为__________________________________________________________

（3）加钡矿粉并调节pH=7的目的是①______________________，②______________________

（4）过滤②后的滤液中Fe3+浓度为_______________(滤液温度25℃，Ksp[Fe(OH)3]=2.2×10－38)。

（5）生成滤渣A的离子方程式________________________________________

（6）BaCl2滤液经___________、__________、过滤、洗涤，再经真空干燥后得到BaCl2·2H2O

Answer 1

【答案】SiCl4+4H2O==H4SiO4↓+4HCl SiCl4(g)+2H2(g)==Si(s)+4HCl(g) ΔH=+236 kJ·mol-1 使BaCO3转化为BaCl2 使Fe3+完全沉淀 2.2×10-17mol·L-1 Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓ 蒸发浓缩 冷却结晶

【解析】

根据工艺流程图分析每步操作发生的反应；根据Ksp的表达式计算溶液中的离子浓度。

(1)SiCl4发生水解反应生成难溶的原硅酸，化学方程式为：SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl；

故答案为：SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl；

(2)1molSiCl4被还原成Si时转移4mol电子，所以吸收的热量为：59 kJ×4=236 kJ，所以热化学方程式为：SiCl4(s)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) △H=+236kJ/mol；

故答案为：SiCl4(s)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) △H=+236kJ/mol；

(3)钡矿粉的主要成分是BaCO3，滤液呈酸性，反应生成氯化钡，根据题干信息可知pH=7时，Fe3+完全沉淀；

故答案为：使BaCO3转化为BaCl2；使Fe3+完全沉淀；

(4) pH=7时，c(OH-)=10-7mol/L，Ksp[Fe(OH)3]= c3(OH-) c(Fe3+)=2.2×10－38，则c(Fe3+)=2.2×10-17mol·L-1；

故答案为：2.2×10-17mol·L-1；

(5)由流程图知当pH=12.5时，Mg2+完全沉淀，所以滤渣A是Mg(OH)2，反应方程式为：Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓；

故答案为：Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓；

(6)BaCl2滤液经蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤再真空干燥后得到BaCl2．2H2O；

故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶。