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(主要成分為BaCO₃，且含有鈣、鐵、鎂等離子)制備BaCl₂·2H₂O，工藝流程如圖所示。已知常溫下Fe^3＋、Mg^2＋完全沉淀的pH分別是3.4、12.4。

(1)SiCl₄水解控制在40 ℃的原因是___________________________________。
已知：SiCl₄(s)＋H₂(g)=SiHCl₃(s)＋HCl(g) ΔH₁＝＋47 kJ·mol^－1
Si(s)＋3HCl(g)=SiHCl₃(s)＋H₂(g) ΔH₂＝－189 kJ·mol^－1
則由SiCl₄制備硅的熱化學(xué)方程式為__________________________________。
(2)加鋇礦粉時(shí)生成BaCl₂的離子反應(yīng)方程式是_________________________。
(3)加20% NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝12.5，得到濾渣A的主要成分是________，控制溫度70 ℃的目的是____________________________________________。
(4)BaCl₂濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾，再經(jīng)真空干燥后得到BaCl₂·2H₂O。實(shí)驗(yàn)室中蒸發(fā)濃縮，用到的含硅酸鹽的儀器有__________種。
(5)為體現(xiàn)該工藝的綠色化學(xué)思想，該工藝中能循環(huán)利用的物質(zhì)是____________。

Answer 1

(1)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　SiCl₄(s)＋2H₂(g)=Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝＋236 kJ·mol^－1
(2)BaCO₃＋2H^＋=Ba^2＋＋CO₂↑＋H₂O
(3)Mg(OH)₂、Ca(OH)₂　確保鈣離子完全除去[或溫度越高，Ca(OH)₂溶解度越小]
(4)3　(5)BaCl₂

根據(jù)題中信息SiCl₄與水反應(yīng)時(shí)，強(qiáng)烈水解并放出大量的熱，控制溫度較低，可以降低反應(yīng)速率，減少HCl的揮發(fā)。將題給的兩個(gè)熱化學(xué)方程式相減，便得到制硅的熱化學(xué)方程式。(2)過濾后溶液為鹽酸，與碳酸鋇發(fā)生反應(yīng)，碳酸鋇難溶，寫離子方程式時(shí)，應(yīng)保留化學(xué)式。(3)根據(jù)題中的信息，常溫下Fe^3＋、Mg^2＋完全沉淀的pH分別是3.4、12.4，因此調(diào)節(jié)pH＝7時(shí)濾渣的主要成分是Fe(OH)₃，pH＝12.5時(shí)濾渣的主要成分是Mg(OH)₂，同時(shí)控制溫度較高時(shí)，Ca(OH)₂溶解度減小，有Ca(OH)₂生成。(4)蒸發(fā)濃縮時(shí)，需要用到酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒。(5)過濾④的濾液中含有大量的氯化鋇，可以循環(huán)利用。