Question

18．石墨在材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用．某初級(jí)石墨中含SiO₂（7.8%）、Al₂O₃（5.1%）、Fe₂O₃（3.1%）和MgO（0.5%）等雜質(zhì)．設(shè)計(jì)的提純與綜合利用工藝如圖：

（注：SiCl₄的沸點(diǎn)為57.6℃，金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃）
（1）向反應(yīng)器中通入Cl₂前，需通一段時(shí)間N₂，主要目的是排除裝置中的空氣．
（2）高溫反應(yīng)后，石墨中氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物．氣體Ⅰ中的碳氧化物主要為CO．由氣體Ⅱ中某物得到水玻璃的化學(xué)反應(yīng)方程式為SiCl₄+6NaOH═Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O．

Answer 1

分析 高溫反應(yīng)后，石墨中氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物，根據(jù)雜質(zhì)的含量可知，氣體I中氯化物主要為SiCl₄、AlCl₃、FeCl₃等，氣體I中碳氧化物主要為CO，SiCl₄的沸點(diǎn)為57.6℃，金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃，80℃冷卻得到的氣體Ⅱ含有SiCl₄及CO，SiCl₄與氫氧化鈉溶液反應(yīng)得到硅酸鈉與氯化鈉，固體Ⅲ存在AlCl₃、FeCl₃、MgCl₂，其中FeCl₃、MgCl₂與過(guò)量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)得到沉淀，而氯化鋁與過(guò)量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，過(guò)濾得到的溶液中含有偏鋁酸鈉、過(guò)量的氫氧化鈉，在溶液中加入乙酸乙酯，加熱，乙酸乙酯發(fā)生水解，消耗了氫氧化鈉，溶液堿性減弱，促進(jìn)了偏鋁根水解，生成氫氧化鋁沉淀，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）石墨化學(xué)性質(zhì)在常溫下穩(wěn)定，而在高溫下可與氧氣發(fā)生反應(yīng)，所以通入氮?dú)馀疟M裝置中的空氣，防止石墨發(fā)生氧化反應(yīng)，減少石墨損失，
故答案為：排除裝置中的空氣；
（2）石墨過(guò)量高溫反應(yīng)后，石墨中氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物，根據(jù)雜質(zhì)的含量可知，氣體I中氯化物主要為SiCl₄、AlCl₃、FeCl₃等，氣體I中碳氧化物主要為CO，SiCl₄的沸點(diǎn)為57.6℃，金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃，80℃冷卻得到的氣體Ⅱ含有SiCl₄及CO，SiCl₄與氫氧化鈉溶液反應(yīng)得到硅酸鈉與氯化鈉，化學(xué)反應(yīng)方程式為：SiCl₄+6NaOH=Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O；
故答案為：CO；SiCl₄+6NaOH═Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物分離提純的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，題目難度中等，把握物質(zhì)的性質(zhì)、流程中的反應(yīng)及混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋?/p>