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多晶硅被称为“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,且含有铁、镁等离子)制备BaCl2?2H2O,工艺流程如图:

已知:常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分别是:3.4、12.4.
(1)SiCl4水解反应的化学方程式为
 
.过滤操作需要的玻璃仪器有
 
.
(2)加钡矿粉调节pH=7的作用是
 
、
 
.
(3)加20%NaOH调节pH=12.5,得到滤渣A的主要成分是
 
.
(4)BaCl2滤液经
 
、
 
、过滤、洗涤,再经真空干燥后得到BaCl2?2H2O.
(5)10吨含78.8%BaCO3的钡矿粉理论上最多能生成BaCl2?2H2O
 
吨.实际产量为9.70吨,相对误差为
 
%.
考点:制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题:实验设计题
分析:(1)SiCl4遇水强烈水解,生成盐酸和滤渣(H4SiO4),放出大量的热,故SiCl4的水解生成为H4SiO4沉淀和HCl;过滤操作需要的主要仪器有:烧杯、漏斗、滤纸、玻璃棒;
(2)盐酸中加钡矿粉时,盐酸和碳酸钡反应生成氯化钡和二氧化碳、水,消耗了盐酸,溶液pH变大,pH>3.4时,三价铁离子完全生成沉淀,使Fe3+完全沉淀,故钡矿粉两个作用:转化为BaCl2、使Fe3+完全沉淀,加钡矿粉的同时也是调节PH值的过程;
(3)当pH=12.4时,镁离子完全沉淀生成Mg(OH)2,所以当pH=12.5时,滤渣A的成分是氢氧化镁;
(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;
(5)由原子守恒知,1molBaCO3能生成1molBaCl2?2H2O,n(BaCl2?2H2O)=n(BaCO3);以此分析相对误差的计算.
解答: 解:SiCl4水解生成盐酸和硅酸,硅酸不溶解,故第一步操作中的滤液为盐酸溶液,向其中加入钡矿粉(主要成份为BaCO3,且含有铁、镁等离子),钡矿粉和盐酸反应,BaCO3转化为BaCl2,溶液中H+减少,PH变大,Fe3+沉淀为氢氧化铁,得到的溶液含有Ba2+、Mg2+和Cl-,过滤后的滤液中含有Ba2+、Mg2+和Cl-,向滤液中加20%NaOH调节pH=12.5,生成氢氧化镁沉淀,滤液主要成分为Cl-和Ba2+,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后得BaCl2?2H2O;
(1)SiCl4遇水强烈水解,生成盐酸和滤渣(H4SiO4),放出大量的热,故SiCl4的水解方程式为:SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl;过滤操作需要的主要仪器有:烧杯、漏斗、滤纸、玻璃棒,其中滤纸不是玻璃仪器;
故答案为:SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl;烧杯、漏斗、玻璃棒;
(2)盐酸中加钡矿粉时,盐酸和碳酸钡反应生成氯化钡和二氧化碳、水,消耗了盐酸,溶液pH变大,pH>3.4时,三价铁离子完全生成沉淀,使Fe3+完全沉淀;故钡矿粉两个作用:转化为BaCl2、使Fe3+完全沉淀;
故答案为:使BaCO3转化为BaCl2;使Fe3+完全沉淀;
(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Mg(OH)2,所以当pH=12.5时,滤渣A的成分是氢氧化镁;
故答案为:Mg(OH)2;
(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,
故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;
(5)由原子守恒知,1molBaCO3能生成1molBaCl2?2H2O,n(BaCl2?2H2O)=n(BaCO3)
m(BaCl2?2H2O)=n(BaCl2?2H2O)×M(BaCl2?2H2O)=
10t×78%
197g/mol
×244g/mol=9.76t,
实际产量为9.70吨,相对误差=
实验测得的数值-真实数值
真实数值
×100%=
9.76-9.70
9.76
×100%≈-0.61%,
故答案为:9.76;-0.61.
点评:本题考查制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作的应用,明确考查从溶液中制取固体的方法,以及根据原子守恒计算和相对误差的计算等,难度不大,但考查知识较多.
练习册系列答案
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Ⅰ.现有A、B、C、D、E五种强电解质,它们在水中可电离产生出下表所列的各种阴、阳离子(注意各种离子不能重复):
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已知:
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②A溶液与E溶液反应既有气体又有沉淀产生;A溶液与C溶液反应只有气体产生(注:沉淀包括微溶物,下同).
③D溶液与另外四种溶液反应都能产生沉淀;C溶液只能与D溶液反应产生沉淀.
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.
(2)向含1molE的溶液中逐滴加入B,以n(B)为横坐标以n(沉淀)为纵坐标.请在图中画出相应的图象:

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.
Ⅱ.已知短周期元素X、Y、Z的原子序数依次递增,X、Y、Z的最外层电子数之和为13,Y是所在周期中金属性最强的,X、Z在同一主族.请回答下列问题:
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(填序号).
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(2)化合物Cu2X和Cu2Z可发生如下转化(其中D是纤维素水解的最终产物):
Cu2Z
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澄清溶液
一定量NaOH
悬浊液
D的溶液
Cu2X
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.
(3)某温度下,在一个5L的密闭容器中充入0.2mol ZX2和0.1mol X2,20s后达到平衡,测得容器中含有0.18mol ZX3,则用X2的浓度变化来表示该反应的平均速率是:v(X2)=
 
;此温度下该反应的化学平衡常数K=
 
(要求带单位).
2010年上海世博会的三大主题是“低碳、和谐、可持续发展”,意在倡导人们合理、科学地利用能源,提高能源的利用率.由于温室效应和资源短缺等问题,如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用,引起了全社会的普遍关注.
(1)科学家们提出利用工业废气中的CO2可制取甲醇.已知在常温常压下,反应的热化学方程式:①CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1=-90kJ?mol-1;②CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H2=-41kJ?mol-1,写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式:
 
.
(2)在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和2.5mol H2在图1示条件下测得CO2和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图所示.
①从反应开始到平衡,平均反应速率v(H2)=
 
;
②反应的平衡常数K=
 
;
③下列对二氧化碳、氢气制备甲醇的有关叙述正确的是
 
(填字母).
A.升高温度正反应速率减慢,逆反应速率加快
B.当3v正(H2)=v逆(CO2)时,该反应达到了平衡状态
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(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图2所示的燃料电池装置.
①该电池工作时,OH-向
 
极移动(填“正”或“负”),该电池正极的电极反应式为:
 
.
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阴极增加的质量.当阴极质量增加64g时,该燃料电池理论上需消耗O2的体积为
 
L(标准状况下).

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