Question

4．研究人员利用SiCl₄水解生成的盐酸和石灰石（含少量Na+、Al³⁺、Fe³⁺、SO₃^2-杂质）生产医用二水合氯化钙晶体的简化工艺流程为图1：
已知：Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀的pH分别是3.4、12.4．
回答下列问题：
（1）滤渣A的主要成分是Al（OH）₃；操作X的方法为重结晶．
（2）控制在40°C时SiCl₄水解的化学方程式为SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl．
（3）100t含80%CaCO₃的石灰石理论上最多能生成CaCl₂•2H₂O的质量为117.6t，制得的二水合氯化钙晶体中存在的少量杂质可能是NaCl．
（4）尾气中含污染气体SO₂，利用图2所示电化学装置可吸收SO₂气体，从而减少大气污染，阳极的电极反应式为SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺．
（5）制二水合氯化钙晶体所需热量可由甲醇燃烧提供，如图3为一定条件下1molCH₂OH与O₂发生反应时，生成CO、CO₂或HCHO的能量变化图[反应物O₂（g）和生成物H₂O（g）已略去]．则2HCHO（g）+O₂（g）═2CO（g）+2H₂O（g）的△H=-450kJ/mol．

Answer 1

分析 四氯化硅控制温度40°C，加入水过滤得到原硅酸，则发生水解反应生成原硅酸和氯化氢，过滤得到盐酸溶液，加入石灰石主要成分为CaCO₃，且含少量Na+、Al³⁺、Fe³⁺、SO₃^2-杂质离子，CaCO₃和盐酸反应转化为CaCl₂，SO₃^2-转化为SO₂，溶液中H⁺减少，调节溶液pH=7，Fe³⁺沉淀为氢氧化铁，过滤后的滤液中含有Na⁺、Al³⁺和Cl^-，向滤液中加20%NaOH调节pH=12.5，生成氢氧化铝沉淀，过滤过滤后滤液中主要为CaCl₂、NaCl及未反应的NaOH，再加入盐酸酸化，将NaOH转化为NaCl，利用氯化钠、氯化钙溶解度受温度影响不同，采取重结晶析出CaCl₂•2H₂O，过滤、洗涤、干燥后得CaCl₂•2H₂O．
（3）根据Ca元素质量守恒计算m（CaCl₂•2H₂O）；最后利用氯化钠、氯化钙溶解度受温度影响不同，采取重结晶得到CaCl₂•2H₂O，可能含有少量NaCl；
（4）由电解池装置图，可知阳极上是二氧化硫失去电子，被氧化为硫酸根；
（5）根据盖斯定律，由图可知，1mol HCHO燃烧生成CO（g）、H₂O（g）放出的热量为676kJ-283kJ-168kJ=225kJ，据此计算．

解答 解：四氯化硅控制温度40°C，加入水过滤得到原硅酸，则发生水解反应生成原硅酸和氯化氢，过滤得到盐酸溶液，加入石灰石主要成分为CaCO₃，且含少量Na+、Al³⁺、Fe³⁺、SO₃^2-杂质离子，CaCO₃和盐酸反应转化为CaCl₂，SO₃^2-转化为SO₂，溶液中H⁺减少，调节溶液pH=7，Fe³⁺沉淀为氢氧化铁，过滤后的滤液中含有Na⁺、Al³⁺和Cl^-，向滤液中加20%NaOH调节pH=12.5，生成氢氧化铝沉淀，过滤过滤后滤液中主要为CaCl₂、NaCl及未反应的NaOH，再加入盐酸酸化，将NaOH转化为NaCl，利用氯化钠、氯化钙溶解度受温度影响不同，采取重结晶析出CaCl₂•2H₂O，过滤、洗涤、干燥后得CaCl₂•2H₂O．
（1）由上述分析可知，滤渣A的主要成分是Al（OH）₃；操作X的方法为：重结晶，
故答案为：Al（OH）₃；重结晶；
（2）四氯化硅水解生成原硅酸和氯化氢，反应方程式为：SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl，
故答案为：SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl；
（3）根据Ca元素质量守恒：n（CaCl₂•2H₂O）=n（CaCO₃），则m（CaCl₂•2H₂O）=n（CaCl₂•2H₂O）×M（CaCl₂•2H₂O）=$\frac{100t×80%}{100g/mol}$×147g/mol=117.6t；
最后利用氯化钠、氯化钙溶解度受温度影响不同，采取重结晶得到CaCl₂•2H₂O，可能含有少量NaCl，
故答案为：117.6；NaCl；
（4）由电解池装置图，可知阳极上是二氧化硫失去电子，被氧化为硫酸根，电极反应式为：SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺；
（5）根据盖斯定律，由图可知，1mol HCHO燃烧生成CO（g）、H₂O（g）放出的热量为676kJ-283kJ-168kJ=225kJ，则2HCHO（g）+O₂（g）═2CO（g）+2H₂O（g）的△H=-（2×225）kJ/mol=-450kJ/mol，
故答案为：-450kJ/mol．

点评 本题考查制备实验方案、物质分离和提纯、电解原理、化学计算、反应热计算等，充分考查了学生的分析、理解能力及知识迁移运用的能力，难度中等．