Question

多晶硅（硅單質(zhì)的一種）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，工藝流程如下．已知：①常溫下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分別是：3.4、12.4．
②M （BaCO₃）=197g/mol，M（BaCl₂?2H₂O）=244g/mol

（1）SiCl₄水解反應(yīng)的方程式為

SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl．

，SiCl₄水解控制在40℃的原因是

防止HCl揮發(fā)污染環(huán)境或控制SiCl₄的水解速率，防止反應(yīng)過于劇烈

．
（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則由SiCl₄制備硅的熱化學(xué)方程式為

SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol

．
（3）加鋇礦粉并調(diào)節(jié)pH=7的作用是使BaCO₃轉(zhuǎn)化為BaCl₂和

使Fe³⁺完全沉淀

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

Mg（OH）₂

．
（5）BaCl₂濾液經(jīng)

蒸發(fā)濃縮

、冷卻結(jié)晶、

過濾

、洗滌，再經(jīng)真空干燥后得到BaCl₂?2H₂O．

Answer 1

分析：（1）氯化硅水解生成原硅酸和氯化氫；溫度越高，氯化硅的水解速率越大，氯化氫的揮發(fā)越強(qiáng)；
（2）將兩個(gè)方程式相加即得則由SiCl₄制備硅的熱化學(xué)方程式，注意焓變進(jìn)行相應(yīng)的改變；
（3）pH=3.4時(shí)，三價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵，當(dāng)調(diào)節(jié)PH=7時(shí)能促使三價(jià)鐵離子沉淀完全；  
（4）根據(jù)氫氧化鐵和氫氧化鎂完全沉淀所需溶液的PH值確定濾渣A的成分；
（5）根據(jù)從溶液中析出固體的方法分析解答．

解答：解：（1）氯化硅水解生成原硅酸和氯化氫，水解方程式為SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl，
溫度高時(shí)，氯化硅的水解速率增大，氯化氫的揮發(fā)增強(qiáng)，且氯化氫能污染環(huán)境，溫度較低時(shí)，能防止HCl揮發(fā)污染環(huán)境或控制SiCl₄的水解速率，防止反應(yīng)過于劇烈，
故答案為：水解方程式為SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl；防止HCl揮發(fā)污染環(huán)境或控制SiCl₄的水解速率，防止反應(yīng)過于劇烈；
（2）將方程式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，
故答案為：SiCl₄（s）+2H₂（g）=Si（s）+4HCl（g）△H=+236kJ/mol；
（3）pH=3.4時(shí)，三價(jià)鐵離子完全生成沉淀，使Fe³⁺完全沉淀；鹽酸和碳酸鋇反應(yīng)生成氯化鋇和二氧化碳、水，加鋇礦粉并調(diào)節(jié)pH=7的作用是使BaCO₃轉(zhuǎn)化為BaCl₂，同時(shí)使使Fe³⁺完全沉淀，故答案為：使Fe³⁺完全沉淀；       
（4）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氫氧化鎂，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；
（5）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；過濾．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了制備實(shí)驗(yàn)方案的有關(guān)知識(shí)，難度不大，明確從溶液中制取固體的方法，是高考的熱點(diǎn)，但多以選擇或填空形式考查．