Question

【题目】石英砂岩，是硅石中的一种，其主要化学成分可简单表示为MgAl4Si10O26(OH)2(假设杂质均能溶于硫酸)，工业上拟用该物质为原料制备高纯度硅，其艺流程如图所示：

（1）请将石英砂岩的组成用氧化物的形式表示：________________,酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有______________________________________。(答出两点)

（2）实验室用18.4mol·L-1的浓硫酸配制250mL4.8mol·L-1的硫酸，需量取浓硫酸_______mL(结果保留一位小数)；配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外，还需__________________________。

（3）制备高纯硅的过程中需要用到Cl2，请写出实验室制备Cl2的离子反应方程式：______________。

（4）请写出b和H2反应的化学方程式，并用单线桥法表示该反应过程中电子的转移：_______________。

（5）通过实验测得滤液a中c(Al3+)=1.0mol·L-1，c(Mg2+)=0.28mol·L-1，某同学打算通过调节溶液的pH值使Al3+和Mg2+完全分离(当离子浓度降到1.0×10-6mol·L-1时即视为完全分离)，则试剂X用_______(填“0.1mol·L-1NaOH或“0.1mol·L-1氨水”)较好；沉淀时应控制溶液的pH值的取值范围为_______(已知：KspAl(OH)3=8.0×10-33，Ksp[Mg(OH)2]=2.8×10-11，lg2=0.3，lg5=0.7)。

Answer 1

【答案】 .MgO·2Al2O3·10SiO2·H2O 加热或适当增大H+的浓度或将矿石粉碎 65.2 250mL容量瓶、胶头滴管 MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O Si+4HCl 0.1mol·L-1氨水 [5.3，9.0)

【解析】(1)MgAl4Si10O26(OH)2用氧化物的形式表示为MgO·2Al2O3·10SiO2·H2O，酸浸时，为了提高浸取率，可以改变适当的条件，采取的措施通常有加热或适当增大H+的浓度或将矿石粉碎，故答案为：MgO·2Al2O3·10SiO2·H2O；加热或适当增大H+的浓度或将矿石粉碎；

(2)根据稀释后硫酸的物质的量不变，需量取浓硫酸的体积==0.0652L=65.2 mL，配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外，还需250mL容量瓶、胶头滴管，故答案为：65.2；250mL容量瓶、胶头滴管；

(3)实验室通常用浓盐酸与二氧化锰加热制备Cl2，反应的离子反应方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，故答案为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；

(4)根据流程图，粗硅与氯气反应生成四氯化硅，四氯化硅和H2反应生成硅和氯化氢，反应的化学方程式为SiCl4 + 2H24HCl + Si，反应过程中电子的转移用单线桥法表示为Si+4HCl，故答案为：Si+4HCl；

(5)由于氢氧化铝是两性氢氧化物，能够溶于过量的氢氧化钠溶液，因此选用0.1mol·L-1氨水较为合理；当开始沉淀Mg2+时，c(OH-)====1.0×10-5mol·L-1，pH=9.0，当完全沉淀Mg2+时，c(OH-)====×10-3mol·L-1，pH在11~12之间，当开始沉淀Al3+时，c(OH-)===2.0×10-11mol·L-1，pH=3.3，当完全沉淀Al3+时，c(OH-)===2.0×10-9mol·L-1，pH=5.3，因此调节溶液的pH值使Al3+和Mg2+完全分离，需要控制溶液的pH值在[5.3，9.0) ，故答案为：0.1mol·L-1氨水；[5.3，9.0)。