题目内容

15．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，且含有少量钙、铁、镁离子）制备BaCl2•2H2O，工艺流程如下．

已知25℃时，Fe3+、Ca2+、Mg2+完全沉淀的pH分别是：3.4、13.1、12.4
（1）SiCl4水解控制在40℃以下的原因是能防止HCl挥发污染环境或控制SiCl4的水解速率．
已知：SiCl4（s）+H2（g）═SiHCl3（s）+HCl（g）△H1=47kJ•mol-1
SiHCl3（s）+H2（g）═Si（s）+3HCl（g）△H2=189kJ•mol-1
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-1．
（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BaCl2•2H2O．实验室中蒸发浓缩用到的含硅酸盐的仪器有3种．

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）钡矿粉时生成的BaCl2是碳酸钡溶解于酸中与酸反应生成的；
（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；控制温度是为了除去钙离子；
（4）根据从溶液中析出固体的方法以及含硅酸盐的仪器为玻璃仪器来分析解答．

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；
①SiCl4（s）+H2（g）═SiHCl3（s）+HCl（g）△H1=47kJ•mol-1
②SiHCl3（s）+H2（g）═Si（s）+3HCl（g）△H2=189kJ•mol-1
根据盖斯定律，由①+②可得：SiCl4（s）+2H2（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236 kJ•mol-1
故答案为：能防止HCl挥发污染环境或控制SiCl4的水解速率；SiCl4（s）+2H2（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236 kJ•mol-1；
（2）碳酸钡和盐酸反应生成氯化钡，反应的离子方程式为：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．

点评 本题考查制备实验方案、物质分离和提纯、对条件控制分析与评价、化学计算等，充分考查了学生的分析、理解能力及知识迁移运用的能力，难度中等．

练习册系列答案
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5．实验室中利用下图所示装置制备纳米碳酸钙（1纳米=1×10-9m）（部分夹持装置已略去），向饱和CaCl2溶液中通入NH3和CO2可制得纳米碳酸钙

供选择的药品：①石灰石   ②氯化铵 　③氢氧化钙 　④饱和氯化钙溶液　 ⑤浓硫酸
⑥6mol•L-1盐酸　 ⑦饱和食盐水　 ⑧饱和NaHCO3溶液
（1）装置A中，仪器a的名称是分液漏斗，仪器b中应盛放的固体为①．（填药品序号）．装置B中盛放的溶液是⑧（填药品序号）．装置D的试管中发生反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$aCl2+2NH3↑+2H2O．
（2）如何判断所得碳酸钙颗粒是否为纳米级．将少量碳酸钙加水充分搅拌，用一束可见光照射，观察是否发生丁达尔现象，若有丁达尔现象则为纳米级，若没有丁达尔现象则不是纳米级．
（3）通入适量气体后，C装置中物质恰好完全反应，过滤，所得滤液显酸（填“酸”、“碱”、“中”之一）性．
（4）装置C中，右边的导管并未插入液面，原因是防止装置C的溶液倒吸到装置D中引起试管爆裂
（5）上述装置存在一处缺陷，该缺陷为无尾气吸收装置．
6．孔雀石的主要成分为Cu2（OH）2CO3（难溶），还含少量Fe2O3、SiO2．实验室以孔雀石为原料制备CuCl2•3H2O及CaCO3的步骤如下：

（1）写出孔雀石和盐酸反应的离子方程式Cu2（OH）2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O．
（2）滤渣A成分的化学式是SiO2，气体B的分子式是NH3．
（3）将CuCl2溶液酸化后，经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到CuCl2•3H2O晶体．
（4）某种胃药片的治酸剂为CaCO3，该药片中CaCO3质量分数的测定步骤如下（假设其他成分不发生反应）：
a．配制0.1mol•L-1的HCl溶液和0.1mol•L-1的NaOH溶液各250mL．
b．取0.6g磨碎后的胃药于锥形瓶中．
c．向锥形瓶内加入75.00mL 0.1mol•L-1的HCl溶液充分反应．
d．用0.1mol•L-1的NaOH溶液滴定剩余盐酸，至达到滴定终点．
①配制上述NaOH溶液所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外还有胶头滴管、250mL容量瓶．
②若滴定中NaOH溶液的用量为15.00mL，则胃药中碳酸钙的质量分数为50%．
3．下列化学用语的表达或使用正确的是（　　）
A．白磷的分子式：PB．次氯酸的结构式：H-Cl-O
C．氟离子的结构示意图：D．过氧化氢的电子式：
10．下列离子方程式正确的是（　　）
A．氯气通入水中：Cl2+H2O?2H++Cl-+ClO-
B．KI溶液与H2SO4酸化的H2O2溶液混合：2 I-+H2O2+2 H+=2 H2O+I2
C．向NH4HCO3溶液中滴加过量Ba（OH）2溶液：HCO3-+OH-+Ba2+=H2O+BaCO3↓
D．高锰酸钾酸性溶液吸收二氧化硫：SO2+MnO4-+4H+=SO42-+Mn2++2H2O
20．用10mL的0.1mol•L-1 BaCl2溶液恰好可使相同体积的硫酸铁、硫酸锌和硫酸钾三种溶液中的硫酸根离子完全转化为硫酸钡沉淀，则三种硫酸盐溶液的物质的量浓度之比是（　　）
A．3：2：2B．1：2：3C．1：3：3D．3：1：1
7．下列化学用语表达正确的是（　　）
A．CO2分子比例模型：
B．氨基
C．原子结构示意图表示12C，也可以表示14C
D．乙炔的最简式 CH≡CH
4．根据反应3Cu+8HNO3（稀）═3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，回答下列问题：
（1）还原剂是Cu，还原产物是NO
（2）氧化剂与还原剂的物质的量之比是2：3
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5．把金属钠投入下列溶液中，反应后溶液质量减轻的是（　　）
A．HClB．Na2SO4C．NaClD．CuSO4

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