题目内容

硅酸钠是一种重要的无机功能材料,某研究性学习小组设计的利用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铁等杂质)制备硅酸钠的流程如下:

(1)石英砂加水洗涤的目的是                     
研磨后加入NaOH溶液溶解的离子方程式是                              
(2)实验室进行蒸发操作要用到的仪器有铁架台(含铁圈)、        
(3)残渣Ⅰ的成分是    (填化学式)。将残渣Ⅰ溶于盐酸,再加入NaOH溶液得到沉淀,将该沉淀加入到NaClO和NaOH混合溶液中可制得一种优质净水剂,完成反应的离子方程式:      + ClO-+ OH-      + Cl-+ H2O
(4)按上述流程制得的硅酸钠晶体可表示为Na2O·nSiO2,若石英砂的质量为10.0 g,其中含SiO2的质量分数为90%,最终得到硅酸钠晶体15.2 g,则n=    
(1)除去氯化钠等可溶性杂质  SiO2+2OH-Si+H2O
(2)玻璃棒 蒸发皿
(3)Fe2O3 2 Fe(OH)3 3 4 2 Fe 3 5
(4)1.5
(1)石英砂中含有可溶性杂质氯化钠,加水溶解可除去,氢氧化钠和二氧化硅反应生成硅酸钠。
(2)蒸发溶液要选择蒸发皿,为防止受热不均液体溅出,用玻璃棒搅拌。
(3)Fe2O3不和氢氧化钠反应,故残渣为Fe2O3,根据电荷守恒配平。
(4)10 g石英砂中SiO2占了90%,则SiO2的物质的量为="0.15" mol,硅酸钠晶体的质量为15.2 g,则氧化钠的质量为15.2 g-9 g="6.2" g,故氧化钠的物质的量为0.1 mol,n(Na2O)∶n(SiO2)="0.1" mol∶0.15 mol=1∶1.5,故n=1.5。
练习册系列答案
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高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料,是制备半导体的重要材料,它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。高纯硅通常用以下方法制备:用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含Fe、Al、B、P等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450~500℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置图。

相关信息:a.四氯化硅遇水极易水解;b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接化合生成相应的氯化物;c.有关物质的物理常数见下表:
物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8

315

熔点/℃
-70.0
-107.2



升华温度/℃


180
300
162
 
请回答下列问题:
(1)仪器e的名称为____________,装置A中f管的作用是_______________________________________,其中发生反应的离子方程式为_____        ____________________________________    _______。
(2)装置B中的试剂是____________。
(3)某学习小组设计了以下两种实验方案:方案甲:g接装置Ⅰ;方案乙:g接装置Ⅱ。但是甲乙两个方案中虚线内装置均有不足之处,请你评价后填写下表。
方案
不足之处

 

 
 
(4)在上述(3)的评价基础上,请设计一个合理方案:___________    ________                 
(5)通过上述合理的装置制取并收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是   (填写元素符号)。

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