多晶硅被稱為“微電子大廈的基石”,制備中副產(chǎn)物以SiCl4為主,它對(duì)環(huán)境污染很大,能遇水強(qiáng)烈水解,放出大量的熱.研究人員利用SiCl4水解生成的鹽酸和鋇礦粉(主要成份為BaCO3,且含有鐵、鎂等離子)制備BaCl2?2H2O,工藝流程如圖:

已知:常溫下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分別是:3.4、12.4.
(1)SiCl4水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為
 
.過濾操作需要的玻璃儀器有
 

(2)加鋇礦粉調(diào)節(jié)pH=7的作用是
 
、
 

(3)加20%NaOH調(diào)節(jié)pH=12.5,得到濾渣A的主要成分是
 

(4)BaCl2濾液經(jīng)
 
、
 
、過濾、洗滌,再經(jīng)真空干燥后得到BaCl2?2H2O.
(5)10噸含78.8%BaCO3的鋇礦粉理論上最多能生成BaCl2?2H2O
 
噸.實(shí)際產(chǎn)量為9.70噸,相對(duì)誤差為
 
%.
考點(diǎn):制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用
專題:實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題
分析:(1)SiCl4遇水強(qiáng)烈水解,生成鹽酸和濾渣(H4SiO4),放出大量的熱,故SiCl4的水解生成為H4SiO4沉淀和HCl;過濾操作需要的主要儀器有:燒杯、漏斗、濾紙、玻璃棒;
(2)鹽酸中加鋇礦粉時(shí),鹽酸和碳酸鋇反應(yīng)生成氯化鋇和二氧化碳、水,消耗了鹽酸,溶液pH變大,pH>3.4時(shí),三價(jià)鐵離子完全生成沉淀,使Fe3+完全沉淀,故鋇礦粉兩個(gè)作用:轉(zhuǎn)化為BaCl2、使Fe3+完全沉淀,加鋇礦粉的同時(shí)也是調(diào)節(jié)PH值的過程;
(3)當(dāng)pH=12.4時(shí),鎂離子完全沉淀生成Mg(OH)2,所以當(dāng)pH=12.5時(shí),濾渣A的成分是氫氧化鎂;
(4)從溶液中制取固體的方法是:蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌;
(5)由原子守恒知,1molBaCO3能生成1molBaCl2?2H2O,n(BaCl2?2H2O)=n(BaCO3);以此分析相對(duì)誤差的計(jì)算.
解答: 解:SiCl4水解生成鹽酸和硅酸,硅酸不溶解,故第一步操作中的濾液為鹽酸溶液,向其中加入鋇礦粉(主要成份為BaCO3,且含有鐵、鎂等離子),鋇礦粉和鹽酸反應(yīng),BaCO3轉(zhuǎn)化為BaCl2,溶液中H+減少,PH變大,F(xiàn)e3+沉淀為氫氧化鐵,得到的溶液含有Ba2+、Mg2+和Cl-,過濾后的濾液中含有Ba2+、Mg2+和Cl-,向?yàn)V液中加20%NaOH調(diào)節(jié)pH=12.5,生成氫氧化鎂沉淀,濾液主要成分為Cl-和Ba2+,蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥后得BaCl2?2H2O;
(1)SiCl4遇水強(qiáng)烈水解,生成鹽酸和濾渣(H4SiO4),放出大量的熱,故SiCl4的水解方程式為:SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl;過濾操作需要的主要儀器有:燒杯、漏斗、濾紙、玻璃棒,其中濾紙不是玻璃儀器;
故答案為:SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl;燒杯、漏斗、玻璃棒;
(2)鹽酸中加鋇礦粉時(shí),鹽酸和碳酸鋇反應(yīng)生成氯化鋇和二氧化碳、水,消耗了鹽酸,溶液pH變大,pH>3.4時(shí),三價(jià)鐵離子完全生成沉淀,使Fe3+完全沉淀;故鋇礦粉兩個(gè)作用:轉(zhuǎn)化為BaCl2、使Fe3+完全沉淀;
故答案為:使BaCO3轉(zhuǎn)化為BaCl2;使Fe3+完全沉淀;
(3)當(dāng)pH=3.4時(shí),鐵離子完全生成沉淀,當(dāng)pH=12.4時(shí),鎂離子完全沉淀生成Mg(OH)2,所以當(dāng)pH=12.5時(shí),濾渣A的成分是氫氧化鎂;
故答案為:Mg(OH)2;
(4)從溶液中制取固體的方法是:蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌,
故答案為:蒸發(fā)濃縮;冷卻結(jié)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,
實(shí)際產(chǎn)量為9.70噸,相對(duì)誤差=
實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)值-真實(shí)數(shù)值
真實(shí)數(shù)值
×100%=
9.76-9.70
9.76
×100%≈-0.61%,
故答案為:9.76;-0.61.
點(diǎn)評(píng):本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作的應(yīng)用,明確考查從溶液中制取固體的方法,以及根據(jù)原子守恒計(jì)算和相對(duì)誤差的計(jì)算等,難度不大,但考查知識(shí)較多.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列離子方程式正確的是(  )
A、氨水與稀鹽酸反應(yīng):H++OH-=H2O
B、FeCl3溶液與鐵反應(yīng):Fe3++Fe=2Fe2+
C、Al2O3與NaOH溶液反應(yīng):Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-
D、銅與98%的濃硫酸反應(yīng):Cu+4H++SO42-=Cu2++SO2↑+2H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

已知碳有如下性質(zhì):C+H2O
 高溫 
.
 
CO+H2由此推知在火勢(shì)旺盛的煤爐中濕煤比干煤燃燒時(shí)的火焰將( �。�
A、更旺B、不旺
C、熄滅D、維持不變

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

室溫下,0.2mol?L-1 HCOOH(甲酸)溶液的解離度為3.2%,計(jì)算甲酸的解離常數(shù)和該溶液中H+的濃度?

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

Ⅰ.現(xiàn)有A、B、C、D、E五種強(qiáng)電解質(zhì),它們?cè)谒锌呻婋x產(chǎn)生出下表所列的各種陰、陽離子(注意各種離子不能重復(fù)):
陽離子 H+、Na+、A13+、Ag+、Ba2+
陰離子 OH-、C1-、CO32-、NO3-、SO42-
已知:
①用pH試紙檢驗(yàn)A、B兩溶液呈堿性;而C、D、E三溶液呈酸性.
②A溶液與E溶液反應(yīng)既有氣體又有沉淀產(chǎn)生;A溶液與C溶液反應(yīng)只有氣體產(chǎn)生(注:沉淀包括微溶物,下同).
③D溶液與另外四種溶液反應(yīng)都能產(chǎn)生沉淀;C溶液只能與D溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀.
請(qǐng)回答下列問題:
(1)寫出A溶液呈堿性的原因(用離子方程式表示):
 

(2)向含1molE的溶液中逐滴加入B,以n(B)為橫坐標(biāo)以n(沉淀)為縱坐標(biāo).請(qǐng)?jiān)趫D中畫出相應(yīng)的圖象:

(3)寫出C溶液與D溶液反應(yīng)的離子方程式:
 

Ⅱ.已知短周期元素X、Y、Z的原子序數(shù)依次遞增,X、Y、Z的最外層電子數(shù)之和為13,Y是所在周期中金屬性最強(qiáng)的,X、Z在同一主族.請(qǐng)回答下列問題:
(1)能證明Y2ZX3溶液顯堿性,且在溶液中存在水解平衡的事實(shí)是
 
(填序號(hào)).
a.滴入酚酞溶液變紅,再加入稀H2SO4紅色褪去
b.滴入酚酞溶液變紅,再加入氯水紅色褪去
c.滴入酚酞溶液變紅,再加入BaCl2溶液產(chǎn)生沉淀且紅色褪去
(2)化合物Cu2X和Cu2Z可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化(其中D是纖維素水解的最終產(chǎn)物):
Cu2Z
濃硝酸
澄清溶液
一定量NaOH
懸濁液
D的溶液
Cu2X
已知Cu2X與濃硝酸反應(yīng)有紅棕色氣體生成,則該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式是:
 

(3)某溫度下,在一個(gè)5L的密閉容器中充入0.2mol ZX2和0.1mol X2,20s后達(dá)到平衡,測(cè)得容器中含有0.18mol ZX3,則用X2的濃度變化來表示該反應(yīng)的平均速率是:v(X2)=
 
;此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=
 
(要求帶單位).
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

將32g銅與一定濃度的硝酸反應(yīng),銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L.請(qǐng)回答:
(1)NO、NO2的體積分別是多少L?
(2)實(shí)際參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量是多少mol?
(3)寫出生成NO的反應(yīng)方程式并用單線條法分析該反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移情況.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

2010年上海世博會(huì)的三大主題是“低碳、和諧、可持續(xù)發(fā)展”,意在倡導(dǎo)人們合理、科學(xué)地利用能源,提高能源的利用率.由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問題,如何降低大氣中的CO2含量并加以開發(fā)利用,引起了全社會(huì)的普遍關(guān)注.
(1)科學(xué)家們提出利用工業(yè)廢氣中的CO2可制取甲醇.已知在常溫常壓下,反應(yīng)的熱化學(xué)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,寫出由二氧化碳、氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式:
 

(2)在體積為1L的密閉容器中,充入1mol CO2和2.5mol H2在圖1示條件下測(cè)得CO2和CH3OH(g)的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示.
①從反應(yīng)開始到平衡,平均反應(yīng)速率v(H2)=
 
;
②反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
 
;
③下列對(duì)二氧化碳、氫氣制備甲醇的有關(guān)敘述正確的是
 
(填字母).
A.升高溫度正反應(yīng)速率減慢,逆反應(yīng)速率加快
B.當(dāng)3v(H2)=v(CO2)時(shí),該反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)
C.將H2O(g)從體系中分離出來,可提高CO2和H2的轉(zhuǎn)化率
D.再充入1mol CO2和3mol H2,可使n(CH3OH)/n(CO2)增大
(3)某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理,設(shè)計(jì)如圖2所示的燃料電池裝置.
①該電池工作時(shí),OH-
 
極移動(dòng)(填“正”或“負(fù)”),該電池正極的電極反應(yīng)式為:
 

②以該燃料電池作為電源,電解精煉銅.若粗銅中含鋅、銀、金等雜質(zhì),則通電一段時(shí)間后,陽極減少的質(zhì)量將(填“大于”、“等于”或“小于”)
 
陰極增加的質(zhì)量.當(dāng)陰極質(zhì)量增加64g時(shí),該燃料電池理論上需消耗O2的體積為
 
L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下).
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

用6.5g的鋅與足量硫酸反應(yīng),能得到多少升的氫氣(標(biāo)況)?用所得的氫氣與氧化銅反應(yīng),制得的銅的質(zhì)量是多少?

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

 
mol的硫酸鋁與1mol硫酸鎂中含有的硫酸根離子數(shù)相等.

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同步練習(xí)冊(cè)答案
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