题目内容

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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下列离子方程式正确的是（　　）
A、氨水与稀盐酸反应：H++OH-=H2O
B、FeCl3溶液与铁反应：Fe3++Fe=2Fe2+
C、Al2O3与NaOH溶液反应：Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al（OH）4]-
D、铜与98%的浓硫酸反应：Cu+4H++SO42-=Cu2++SO2↑+2H2O
已知碳有如下性质：C+H2O
 高温 
.
 
CO+H2由此推知在火势旺盛的煤炉中湿煤比干煤燃烧时的火焰将（　　）
A、更旺B、不旺
C、熄灭D、维持不变
室温下，0.2mol?L-1 HCOOH（甲酸）溶液的解离度为3.2%，计算甲酸的解离常数和该溶液中H+的浓度？
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）：
阳离子 H+、Na+、A13+、Ag+、Ba2+
阴离子 OH-、C1-、CO32-、NO3-、SO42-
已知：
①用pH试纸检验A、B两溶液呈碱性；而C、D、E三溶液呈酸性．
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．
请回答下列问题：
（1）写出A溶液呈碱性的原因（用离子方程式表示）：
 
．
（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：

（3）写出C溶液与D溶液反应的离子方程式：
 
．
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：
（1）能证明Y2ZX3溶液显碱性，且在溶液中存在水解平衡的事实是
 
（填序号）．
a．滴入酚酞溶液变红，再加入稀H2SO4红色褪去
b．滴入酚酞溶液变红，再加入氯水红色褪去
c．滴入酚酞溶液变红，再加入BaCl2溶液产生沉淀且红色褪去
（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
浓硝酸
澄清溶液
一定量NaOH
悬浊液
D的溶液
Cu2X
已知Cu2X与浓硝酸反应有红棕色气体生成，则该反应的化学反应方程式是：
 
．
（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）．
将32g铜与一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L．请回答：
（1）NO、NO2的体积分别是多少L？
（2）实际参加反应的硝酸的物质的量是多少mol？
（3）写出生成NO的反应方程式并用单线条法分析该反应的电子转移情况．
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
C．将H2O（g）从体系中分离出来，可提高CO2和H2的转化率
D．再充入1mol CO2和3mol H2，可使n（CH3OH）/n（CO2）增大
（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：
 
．
②以该燃料电池作为电源，电解精炼铜．若粗铜中含锌、银、金等杂质，则通电一段时间后，阳极减少的质量将（填“大于”、“等于”或“小于”）
 
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）．
用6.5g的锌与足量硫酸反应，能得到多少升的氢气（标况）？用所得的氢气与氧化铜反应，制得的铜的质量是多少？
 
mol的硫酸铝与1mol硫酸镁中含有的硫酸根离子数相等．

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