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 %.
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
(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
(5)10吨含78.8%BaCO3的钡矿粉理论上最多能生成BaCl2?2H2O
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.
(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)=
×244g/mol=9.76t,
实际产量为9.70吨,相对误差=
×100%=
×100%≈-0.61%,
故答案为:9.76;-0.61.
(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 |
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 |
| 9.76-9.70 |
| 9.76 |
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( )
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已知碳有如下性质:C+H2O
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 |