Question

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，且含有铁、镁等离子）制备BaCl₂?2H₂O，工艺流程如下．已知：①常温下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分别是：3.4、12.4．
②M （BaCO₃）=197g/mol，M（BaCl₂?2H₂O）=244g/mol

（1）SiCl₄水解反应的方程式为______，SiCl₄水解控制在40℃的原因是______．
（2）已知：SiCl₄（s）+H₂（g）=SiHCl₃（s）+HCl（g）△H₁=+47kJ/mol
SiHCl₃（s）+H₂（g）=Si（s）+3HCl（g）△H₂=+189kJ/mol则由SiCl₄制备硅的热化学方程式为______．
（3）加钡矿粉并调节pH=7的作用是使BaCO₃转化为BaCl₂和______．
（4）加20% NaOH调节pH=12.5，得到滤渣A的主要成分是______．
（5）BaCl₂滤液经______、冷却结晶、______、洗涤，再经真空干燥后得到BaCl₂?2H₂O．

Answer 1

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，
故答案为：水解方程式为SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl；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；
（2）将方程式SiCl₄（s）+H₂（g）=SiHCl₃（s）+HCl（g）△H₁=+47kJ/mol和SiHCl₃（s）+H₂（g）=Si（s）+3HCl（g）△H₂=+189kJ/mol相加得SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol，
故答案为：SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol；
（3）pH=3.4时，三价铁离子完全生成沉淀，使Fe³⁺完全沉淀；盐酸和碳酸钡反应生成氯化钡和二氧化碳、水，加钡矿粉并调节pH=7的作用是使BaCO₃转化为BaCl₂，同时使使Fe³⁺完全沉淀，故答案为：使Fe³⁺完全沉淀；
（4）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，故答案为：Mg（OH）₂；
（5）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；过滤．
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；
（2）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；
（3）pH=3.4时，三价铁离子转化为氢氧化铁，当调节PH=7时能促使三价铁离子沉淀完全；
（4）根据氢氧化铁和氢氧化镁完全沉淀所需溶液的PH值确定滤渣A的成分；
（5）根据从溶液中析出固体的方法分析解答．
点评：本题考查了制备实验方案的有关知识，难度不大，明确从溶液中制取固体的方法，是高考的热点，但多以选择或填空形式考查．