题目内容

13．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，它环境污染很大，能遇水强烈水解生成盐酸和H4SiO4，放出大量的热．研究人员利用SiCl4水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成分为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．
②BaCO3的相对分子质量是197；BaCl2．2H2O的相对分子质量是244，回答下列问题：
（1）SiCl4发生水解反应的化学方程式SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl
（2）SiCl4（g）用H2还原可制取纯度很高的硅，当反应中有1mol电子转移时吸收59kJ热量，则该反应的热化学方程式为SiCl4（g）+2H2（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236 kJ/mol
（3）加钡矿粉调节PH=7的作用是使BaCO3转化为BaCl2和使Fe3+ 完全沉淀．
（4）生成滤渣A的离子方程式Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓（．
（5）BaCl2滤液经蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤，再经真空干燥后得到BaCl2．2H2O．
（6）10吨含78.8% BaCO3的钡矿粉理论上最多能生成BaCl2．2H2O9.76吨．

分析 流程分析可知四氯化硅控制温度40°C，加入水水解生成原硅酸和氯化氢，过滤得到盐酸溶液，加入钡矿粉主要成分为BaCO3，且含有铁、镁等离子，调节溶液pH=7，使BaCO3转化为BaCl2，同时使Fe3+完全沉淀，过滤得到滤渣为氢氧化铁，滤液加入氢氧化钠溶液调节溶液pH=12.5，控制70°C，得到氢氧化镁沉淀，过滤得到滤液为氯化钡溶液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到氯化钡晶体；
（1）氯化硅水解生成原硅酸和氯化氢；
（2）依据热化学方程式书写方法得到由SiCl4制备硅的热化学方程式，注意焓变的计算；
（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）从溶液中制取固体的方法是：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤；
（6）由原子守恒知，1molBaCO3能生成1molBaCl2•2H2O，n（BaCl2•2H2O）=n（BaCO3），以此计算．

解答 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↑，
故答案为：SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl↑；
（2）用H2还原SiCl4蒸气可制取纯度很高的硅，当反应中有1mol电子转移时吸收59KJ热量，转移4mol电子吸收热量236KJ，反应的热化学方程式：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，反应的离子方程式为：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，
故答案为：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓；
（5）BaCl2•2H2O为结晶水合物，为了防止结晶水的散失，通常从溶液中制取固体的方法是降温结晶，即：蒸发浓缩→降温结晶→过滤→洗涤，
故答案为：蒸发浓缩，降温结晶；
（6）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）=$\frac{10t×78%}{197g/mol}$×244g/mol=9.76t，
故答案为：9.76．

点评 本题考查BaCl2•2H2O制备实验，侧重考查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，题目难度中等．

练习册系列答案
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14．下列各组物质之间的化学反应，反应产物一定为纯净物的是（　　）
A．CH2=CH2+Br2（CCl4）→B．CH2=CH-CH2-CH3+HCl$→_{△}^{催化剂}$
C．C（CH3）4+Cl2$\stackrel{光照}{→}$D．n CH3-CH=CH2$→_{△}^{催化剂}$
15．下列反应的离子方程式正确的是（　　）
A．向稀HNO3中滴加Na2SO3溶液：SO32-+2H+=SO2↑+H2O
B．向漂白粉溶液中加入过量浓盐酸：ClO-+H+=HClO
C．“万能还原剂”NaBH4与水反应得到NaBO2：BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑
D．向FeSO4溶液中加入Na2O2：2Na2O2+2Fe2++2H2O=4Na++2Fe（OH）2↓+O2↑
1．向某密闭容器中加入0.15mol/L A、0.05mol/L C和一定量的B三种气体．一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如下图中甲图所示[t0时c（ B）未画出，t1时增大到0.05mol/L]．乙图为 t2时刻后改变反应条件，平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况．


（1）若t4时改变的条件为减小压强，则B的起始物质的量浓度为0.02mol/L．
（2）若t5时改变的条件是升温，此时v（正）＞v（逆），此反应正反应为吸热（填“吸热”或“放热”）反应．
（3）若 t1=15s，则t0～t1阶段以C 浓度变化表示的平均反应速率为v（C）=0.004mol/L•s．t3 时改变的某一反应条件可能是ab（选填序号）．
a．使用催化剂   b．增大压强   c．增大反应物浓度    d．降低产物浓度
（4）若A的物质的量减少0.02mol时，容器与外界的热交换总量为a kJ，写出该反应的热化学方程式3A （g） 2C（g）+B（g）△H=+150akJ/mol．
8．硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业．从硼镁泥中提取MgSO4•7H2O的流程如图1：

已知：某些氢氧化物沉淀的pH如表所示：
氢氧化物开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH
Mg（OH）29.310.8
Fe（OH）27.69.6
Fe（OH）32.73.7
Al（OH）33.74.7
根据题意回答第（1）～（6）题：
（1）在酸解过程中，欲加快酸解时的化学反应速率，请提出两种可行的措施：适当升温、把硼镁泥粉碎或搅拌、或适当增加硫酸浓度．
（2）加入的NaClO可与Mn2+反应：Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-，还有一种离子也会被NaClO氧化，并发生水解，该反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+5H2O=2Fe（OH）3↓+Cl-+4H+．
（3）滤渣的主要成份除含有Fe（OH）3、Al（OH）3、MnO2外，还有SiO2、CaSO4．
（4）已知MgSO4、CaSO4的溶解度如表：
温度（℃）40506070
MgSO430.933.435.636.9
CaSO40.2100.2070.2010.193
“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根据上表数据，简要说明操作步骤是蒸发浓缩，趁热过滤．“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，便得到了MgSO4•7H2O．
（5）实验中提供的硼镁泥共100g，得到的MgSO4•7H2O为172.2g，计算MgSO4•7H2O的产率为70%．（保留两位有效数字）
（6）金属镁可用于自然水体中铁件的电化学防腐，完成图2防腐示意图，并作相应标注和．
18．铁及其化合物有重要用途，如聚合硫酸铁[Fe2（OH）n（SO4）3$\frac{n}{2}$]m是一种新型高效的水处理混凝剂，而高铁酸钾（其中铁的化合价为+6）是一种重要的杀菌消毒剂，某课题小组设计如下方案制备上述两种产品：

请回答下列问题：
（1）若A为H2O（g），写出反应方程式：3Fe+4H2O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2．
（2）若B为NaClO3与稀硫酸，写出其氧化Fe2+的离子方程式（还原产物为Cl-）6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O．
（3）若C为KNO3和KOH的混合物，写出其与Fe2O3加热共融制得高铁酸钾（K2FeO4）的化学方程式，并配平：
□Fe2O3+□KNO3+□KOH-□K2FeO4+□KNO2+□H2O
（4）为测定溶液Ⅰ中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00mL溶液Ⅰ于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH＜3，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后，再用0.1000mol?L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL．
已知：
2Fe3++2I-═2Fe2++I2             
I2+2S2O32-═2I-+S4O42-
①滴定选用的指示剂及滴定终点观察到的现象淀粉、溶液由蓝色变无色且保持半分钟不变色．
②溶液Ⅰ中铁元素的总含量为5.6 g?L-1．若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的铁元素的含量将会偏高（填“偏高”“偏低”或“不变”）．
5．某实验小组设计用50mL 1.0mol/L盐酸跟50mL 1.1mol/L氢氧化钠溶液在上图装置中进行中和反应．在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平．然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过．通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热．试回答下列问题：
（1）环形玻璃搅拌棒的作用是使溶液上下混合均匀，保证溶液上下的温度达到一致．
（2）本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和．试问：盐酸在反应中若因为有放热现象，而造成少量盐酸在反应中挥发，则测得的中和热偏小（填“偏大”“偏小”或“不变”）．
（3）该实验小组做了三次实验，每次取溶液各50mL，并记录如下原始数据．?
实验序号起始温度t1/℃终止温度t2/℃温差（t2-t1）/℃
盐酸NaOH溶液平均值
125.124.925.031.66.6
225.125.125.130.65.5
325.125.125.131.96.8
已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00g/cm3，中和后混合液的比热容C=4.18×10-3 kJ/（g•℃），则该反应的中和热为△H=-56.01kJ/mol．?
（4）若用等浓度的醋酸与NaOH溶液反应，则测得的中和热会偏大（填“偏大”“偏小”或“不变”），其原因是用醋酸代替盐酸，醋酸电离要吸收能量，造成测得的中和热数值偏小，但中和热为负值，所以中和热偏大．?
2．某温度下纯水中的c（H+）=2×10-7mol/L．若温度不变，滴入稀盐酸，使c（H+）=5×10-4mol/L，则溶液中由水电离产生的c（H+）=8×10-11mol/L，此时t＞25℃（填“＞”或“=”或“＜”）．
3．有机物A是一种重要的化工原料，其结构简式如图，下列检验A中官能团的试剂和顺序正确的是（　　）
A．先加KMnO4酸性溶液，再加银氨溶液，微热
B．先加溴水，再加KMnO4酸性溶液
C．先加银氨溶液，微热，再加溴水
D．先加入足量的新制Cu（OH）2悬浊液，微热，酸化后再加溴水

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