Question

8．白炭黑（SiO₂•nH₂O）广泛应于硅橡胶、塑料、油漆涂料等，制备白炭黑的方法主要有两种．
（1）向硅酸钠溶液中通入热的HCl气体来制取白炭黑．
①氯化氢的电子式为．常温下Na₂SiO₃溶液的pH＞（填“＞”“＜”或“=”） 7． ②用化学方程式表示该制备原理：2HCl+Na₂SiO₃+（n-1）H₂O=SiO₂•nH₂O↓+2NaCl．
（2）以红土镍矿（含SiO₂、MgO、Fe₂O₃、NiO等）为原料制取白炭黑，其工艺流程如图所示．

①步骤1熔融反应器适宜的材质是不锈钢（填“陶瓷”“玻璃”或“不锈钢”）．
②步骤Ⅱ在稍低于100℃时进行水浸的目的是加快浸取速率
③步骤Ⅳ通入过量二氧化碳并控制pH=8-9，碳酸化时发生反应的离子方程式为SiO₃^2-+2CO₂+（n+1）H₂O=SiO₂•nH₂O↓+2HCO₃^-．
④向步骤V过滤得到的滤液中加人石灰乳，发生苛性化反应，会重新生成NaOH，该反应的化学方程式为NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O．
⑤步骤Ⅵ酸洗后再进行水洗，某同学为加快洗涤速率，将水洗换为用无水酒精洗涤，该同学的操作不正确 （填“正确”或“不正确”）．

Answer 1

分析 （1）①氯化氢为共价化合物，据此书写；强碱弱酸盐在溶液中水解显碱性；
②硅酸钠与氯化氢生成SiO₂•nH₂O和氯化钠；
（2）红土镍矿（含SiO₂、MgO、Fe₂O₃、NiO等）与氢氧化钠熔融，选择不锈钢材质的反应器，其中二氧化硅生成硅酸钠，经过水浸、过滤，得到硅酸钠，然后通入过量二氧化碳并控制pH=8-9，碳酸化处理发生反应：SiO₃^2-+2CO₂+（n+1）H₂O=SiO₂•nH₂O↓+2HCO₃^-，过滤，固体经过酸洗、水洗得到白炭黑，滤液与石灰乳发生苛性化反应，重新生成NaOH，据此分析解答．

解答 解：（1）①氯化氢为共价化合物，电子式为：；硅酸钠是强碱弱酸盐，在溶液中显碱性，故pH＞7；
故答案为：；＞；
②硅酸钠与氯化氢生成SiO₂•nH₂O和氯化钠，反应为：2HCl+Na₂SiO₃+（n-1）H₂O=SiO₂•nH₂O↓+2NaCl；
故答案为：2HCl+Na₂SiO₃+（n-1）H₂O=SiO₂•nH₂O↓+2NaCl；
（2）①步骤1与氢氧化钠熔融，氢氧化钠反应二氧化硅，故不能选择陶瓷、玻璃材质的反应器，应选择不锈钢；
故答案为：不锈钢；
②为加快浸取速率，稍低于100℃时进行水浸；
故答案为：加快浸取速率；
③步骤Ⅳ通入过量二氧化碳并控制pH=8-9，反应为硅酸钠与过量的二氧化碳反应生成产品和碳酸氢钠，离子方程式为：SiO₃^2-+2CO₂+（n+1）H₂O=SiO₂•nH₂O↓+2HCO₃^-；
故答案为：SiO₃^2-+2CO₂+（n+1）H₂O=SiO₂•nH₂O↓+2HCO₃^-；
④步骤V过滤得到的滤液，滤液的主要成分为碳酸氢钠，中加人石灰乳，发生苛性化反应，会重新生成NaOH，发生的反应为：NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O；
故答案为：NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O；
⑤将水洗换为用无水酒精洗涤白炭黑（SiO₂•nH₂O），其中的结晶水会溶于乙醇，得到的产品为二氧化硅，产品损失较大，故不正确；
故答案为：不正确．

点评 本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．