Question

4．研究人員利用SiCl₄水解生成的鹽酸和石灰石（含少量Na+、Al³⁺、Fe³⁺、SO₃^2-雜質）生產(chǎn)醫(yī)用二水合氯化鈣晶體的簡化工藝流程為圖1：
已知：Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀的pH分別是3.4、12.4．
回答下列問題：
（1）濾渣A的主要成分是Al（OH）₃；操作X的方法為重結晶．
（2）控制在40°C時SiCl₄水解的化學方程式為SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl．
（3）100t含80%CaCO₃的石灰石理論上最多能生成CaCl₂•2H₂O的質量為117.6t，制得的二水合氯化鈣晶體中存在的少量雜質可能是NaCl．
（4）尾氣中含污染氣體SO₂，利用圖2所示電化學裝置可吸收SO₂氣體，從而減少大氣污染，陽極的電極反應式為SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺．
（5）制二水合氯化鈣晶體所需熱量可由甲醇燃燒提供，如圖3為一定條件下1molCH₂OH與O₂發(fā)生反應時，生成CO、CO₂或HCHO的能量變化圖[反應物O₂（g）和生成物H₂O（g）已略去]．則2HCHO（g）+O₂（g）═2CO（g）+2H₂O（g）的△H=-450kJ/mol．

Answer 1

分析 四氯化硅控制溫度40°C，加入水過濾得到原硅酸，則發(fā)生水解反應生成原硅酸和氯化氫，過濾得到鹽酸溶液，加入石灰石主要成分為CaCO₃，且含少量Na+、Al³⁺、Fe³⁺、SO₃^2-雜質離子，CaCO₃和鹽酸反應轉化為CaCl₂，SO₃^2-轉化為SO₂，溶液中H⁺減少，調(diào)節(jié)溶液pH=7，F(xiàn)e³⁺沉淀為氫氧化鐵，過濾后的濾液中含有Na⁺、Al³⁺和Cl^-，向濾液中加20%NaOH調(diào)節(jié)pH=12.5，生成氫氧化鋁沉淀，過濾過濾后濾液中主要為CaCl₂、NaCl及未反應的NaOH，再加入鹽酸酸化，將NaOH轉化為NaCl，利用氯化鈉、氯化鈣溶解度受溫度影響不同，采取重結晶析出CaCl₂•2H₂O，過濾、洗滌、干燥后得CaCl₂•2H₂O．
（3）根據(jù)Ca元素質量守恒計算m（CaCl₂•2H₂O）；最后利用氯化鈉、氯化鈣溶解度受溫度影響不同，采取重結晶得到CaCl₂•2H₂O，可能含有少量NaCl；
（4）由電解池裝置圖，可知陽極上是二氧化硫失去電子，被氧化為硫酸根；
（5）根據(jù)蓋斯定律，由圖可知，1mol HCHO燃燒生成CO（g）、H₂O（g）放出的熱量為676kJ-283kJ-168kJ=225kJ，據(jù)此計算．

解答 解：四氯化硅控制溫度40°C，加入水過濾得到原硅酸，則發(fā)生水解反應生成原硅酸和氯化氫，過濾得到鹽酸溶液，加入石灰石主要成分為CaCO₃，且含少量Na+、Al³⁺、Fe³⁺、SO₃^2-雜質離子，CaCO₃和鹽酸反應轉化為CaCl₂，SO₃^2-轉化為SO₂，溶液中H⁺減少，調(diào)節(jié)溶液pH=7，F(xiàn)e³⁺沉淀為氫氧化鐵，過濾后的濾液中含有Na⁺、Al³⁺和Cl^-，向濾液中加20%NaOH調(diào)節(jié)pH=12.5，生成氫氧化鋁沉淀，過濾過濾后濾液中主要為CaCl₂、NaCl及未反應的NaOH，再加入鹽酸酸化，將NaOH轉化為NaCl，利用氯化鈉、氯化鈣溶解度受溫度影響不同，采取重結晶析出CaCl₂•2H₂O，過濾、洗滌、干燥后得CaCl₂•2H₂O．
（1）由上述分析可知，濾渣A的主要成分是Al（OH）₃；操作X的方法為：重結晶，
故答案為：Al（OH）₃；重結晶；
（2）四氯化硅水解生成原硅酸和氯化氫，反應方程式為：SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl，
故答案為：SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl；
（3）根據(jù)Ca元素質量守恒：n（CaCl₂•2H₂O）=n（CaCO₃），則m（CaCl₂•2H₂O）=n（CaCl₂•2H₂O）×M（CaCl₂•2H₂O）=$\frac{100t×80%}{100g/mol}$×147g/mol=117.6t；
最后利用氯化鈉、氯化鈣溶解度受溫度影響不同，采取重結晶得到CaCl₂•2H₂O，可能含有少量NaCl，
故答案為：117.6；NaCl；
（4）由電解池裝置圖，可知陽極上是二氧化硫失去電子，被氧化為硫酸根，電極反應式為：SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺；
（5）根據(jù)蓋斯定律，由圖可知，1mol HCHO燃燒生成CO（g）、H₂O（g）放出的熱量為676kJ-283kJ-168kJ=225kJ，則2HCHO（g）+O₂（g）═2CO（g）+2H₂O（g）的△H=-（2×225）kJ/mol=-450kJ/mol，
故答案為：-450kJ/mol．

點評 本題考查制備實驗方案、物質分離和提純、電解原理、化學計算、反應熱計算等，充分考查了學生的分析、理解能力及知識遷移運用的能力，難度中等．