Question

單質硅是很重要的工業產品。
（1）硅用于冶煉鎂，也稱硅熱法煉鎂。根據下列條件：
Mg（s）＋ 1/2O₂（g）＝ MgO（s）  △H₁＝－601．8 kJ/mol
Mg（s）＝ Mg（g）                △H₂＝+75 kJ/mol
Si（s） ＋ O₂（g） ＝ SiO₂（s）   △H₃＝ －859．4 kJ/mol
則2MgO（s）＋ Si（s）＝ SiO₂（s）＋ 2Mg（g）  △H ＝        
Mg-NiOOH水激活電池是魚雷的常用電池，電池總反應是：Mg+2NiOOH+2H₂O=Mg(OH)₂+ 2Ni(OH)₂，寫出電池正極的電極反應式                       。
（2）制備多晶硅（硅單質的一種）的副產物主要是SiCl₄，SiCl₄對環境污染很大，遇水強烈水解，放出大量的熱。研究人員利用SiCl₄和鋇礦粉（主要成分為BaCO₃，且含有Fe³⁺、Mg²⁺等離子）制備BaCl₂·2H₂O和SiO₂等物質。工藝流程如下：

已知： 25℃ K_sp[Fe(OH)₃]＝4．0×10^-38， K_sp[Mg(OH)₂]＝1．8×10^-11；通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10^-5mol/L時，沉淀就達完全。回答下列問題：
①SiCl₄發生水解反應的化學方程式為_______________________________________。
②若加鋇礦粉調節pH=3時，溶液中c(Fe³⁺)=             。
③若用10噸含78% BaCO₃的鋇礦粉，最終得到8．4噸BaCl₂·2H₂O (M=244g/mol)，則產率為      。
④濾渣C能分別溶于濃度均為3mol/L的溶液和溶液（中性）。請結合平衡原理和必要的文字解釋濾渣C能溶于3mol/L的溶液的原因______。

Answer 1

（1）+494．2kJ/mol，   NiOOH + H₂O + e^- = Ni(OH)₂ + OH^-；
（2）①SiCl₄ +3H₂O = H₂SiO₃↓+ 4HCl 或SiCl₄ + 4H₂O = H₄SiO₄↓+ 4HCl
②4．0×10^-5mol/L， ③ 86．9% （3分）
④Mg(OH)₂(s)在溶液中存在的溶解平衡：Mg(OH)₂(s)Mg²⁺(aq)+2OH^- (aq)，NH₄⁺與OH^-結合生成難電離的NH₃．H₂O，使平衡向正反應方向移動，最終Mg(OH)₂溶解。（3分）

解析試題分析：（1）根據反應①Mg（s）＋ 1/2O₂（g）＝ MgO（s）△H₁＝－601．8 kJ/mol
②Mg（s）＝ Mg（g） △H₂＝+75 kJ/mol③Si（s）＋ O₂（g）＝ SiO₂（s） △H₃＝ －859．4 kJ/mol，利用蓋斯定律：③+②×2—①×2得2MgO（s）＋ Si（s）＝ SiO₂（s）＋ 2Mg（g）  △H ＝+494．2kJ/mol；Mg-NiOOH水激活電池是魚雷的常用電池，電池總反應是：Mg+2NiOOH+2H₂O=Mg(OH)₂+ 2Ni(OH)₂，電池正極反應NiOOH得電子生成Ni(OH)₂，利用原子守恒和電荷守恒寫出電極反應式為
NiOOH + H₂O + e^- = Ni(OH)₂ + OH^-；（2）根據題給流程圖知，SiCl₄發生水解反應生成硅酸沉淀和鹽酸，過濾得濾渣A為硅酸，濾液為鹽酸，向濾液中加入鋇礦粉（主要成分為BaCO₃，且含有Fe³⁺、Mg²⁺等離子），調節至pH=7，過濾得濾渣B為氫氧化鐵，向濾液中加氫氧化鈉溶液，調節至pH=12.5，過濾得濾渣C為氫氧化鎂，濾液經一系列操作得BaCl₂·2H₂O。①SiCl₄發生水解反應生成硅酸和鹽酸，化學方程式為SiCl₄ +3H₂O = H₂SiO₃↓+ 4HCl 或SiCl₄ + 4H₂O = H₄SiO₄↓+ 4HCl；②Ksp[Fe（ OH）₃]=4.0×10^-38，pH=3的溶液中，氫氧根離子的濃度為1×10^-11mol/L，c（Fe³⁺）=4.0×10^-38/(1×10^-11)³=4.0×10^-5mol/L；③根據原子守恒得關系式：BaCO₃——BaCl₂·2H₂O，若用10噸含78% BaCO₃的鋇礦粉，理論上生成BaCl₂·2H₂O為9.66噸，而最終得到8．4噸BaCl₂·2H₂O (M=244g/mol)，則產率為86．9%；④根據題給信息知，濾渣氫氧化鎂能溶于3mol/L的NH₄Cl溶液的原因Mg(OH)₂(s)在溶液中存在的溶解平衡：Mg(OH)₂(s)Mg²⁺(aq)+2OH^- (aq)，NH₄⁺與OH^-結合生成難電離的NH₃．H₂O，使平衡向正反應方向移動，最終Mg(OH)₂溶解。
考點：考查蓋斯定律與焓變的計算、新型電池電極反應式書寫、沉淀溶解平衡的相關計算、關系式法計算。