Question

【題目】石英砂巖，是硅石中的一種，其主要化學成分可簡單表示為MgAl4Si10O26(OH)2(假設雜質均能溶于硫酸)，工業上擬用該物質為原料制備高純度硅，其藝流程如圖所示：

（1）請將石英砂巖的組成用氧化物的形式表示：________________,酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有______________________________________。(答出兩點)

（2）實驗室用18.4mol·L-1的濃硫酸配制250mL4.8mol·L-1的硫酸，需量取濃硫酸_______mL(結果保留一位小數)；配制時所用玻璃儀器除量筒、燒杯和玻璃棒外，還需__________________________。

（3）制備高純硅的過程中需要用到Cl2，請寫出實驗室制備Cl2的離子反應方程式：______________。

（4）請寫出b和H2反應的化學方程式，并用單線橋法表示該反應過程中電子的轉移：_______________。

（5）通過實驗測得濾液a中c(Al3+)=1.0mol·L-1，c(Mg2+)=0.28mol·L-1，某同學打算通過調節溶液的pH值使Al3+和Mg2+完全分離(當離子濃度降到1.0×10-6mol·L-1時即視為完全分離)，則試劑X用_______(填“0.1mol·L-1NaOH或“0.1mol·L-1氨水”)較好；沉淀時應控制溶液的pH值的取值范圍為_______(已知：KspAl(OH)3=8.0×10-33，Ksp[Mg(OH)2]=2.8×10-11，lg2=0.3，lg5=0.7)。

Answer 1

【答案】 .MgO·2Al2O3·10SiO2·H2O 加熱或適當增大H+的濃度或將礦石粉碎 65.2 250mL容量瓶、膠頭滴管 MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O Si+4HCl 0.1mol·L-1氨水 [5.3，9.0)

【解析】(1)MgAl4Si10O26(OH)2用氧化物的形式表示為MgO·2Al2O3·10SiO2·H2O，酸浸時，為了提高浸取率，可以改變適當的條件，采取的措施通常有加熱或適當增大H+的濃度或將礦石粉碎，故答案為：MgO·2Al2O3·10SiO2·H2O；加熱或適當增大H+的濃度或將礦石粉碎；

(2)根據稀釋后硫酸的物質的量不變，需量取濃硫酸的體積==0.0652L=65.2 mL，配制時所用玻璃儀器除量筒、燒杯和玻璃棒外，還需250mL容量瓶、膠頭滴管，故答案為：65.2；250mL容量瓶、膠頭滴管；

(3)實驗室通常用濃鹽酸與二氧化錳加熱制備Cl2，反應的離子反應方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，故答案為：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；

(4)根據流程圖，粗硅與氯氣反應生成四氯化硅，四氯化硅和H2反應生成硅和氯化氫，反應的化學方程式為SiCl4 + 2H24HCl + Si，反應過程中電子的轉移用單線橋法表示為Si+4HCl，故答案為：Si+4HCl；

(5)由于氫氧化鋁是兩性氫氧化物，能夠溶于過量的氫氧化鈉溶液，因此選用0.1mol·L-1氨水較為合理；當開始沉淀Mg2+時，c(OH-)====1.0×10-5mol·L-1，pH=9.0，當完全沉淀Mg2+時，c(OH-)====×10-3mol·L-1，pH在11~12之間，當開始沉淀Al3+時，c(OH-)===2.0×10-11mol·L-1，pH=3.3，當完全沉淀Al3+時，c(OH-)===2.0×10-9mol·L-1，pH=5.3，因此調節溶液的pH值使Al3+和Mg2+完全分離，需要控制溶液的pH值在[5.3，9.0) ，故答案為：0.1mol·L-1氨水；[5.3，9.0)。