1、专题十五 工艺流程 （解析版）1.【2019 江苏 】19.实验室以工业废渣（主要含 CaSO42H2O，还含少量 SiO2、Al 2O3、Fe 2O3）为原料制取轻质 CaCO3 和(NH 4)2SO4 晶体，其实验流程如下：（1）室温下，反应 CaSO4(s)+ (aq) CaCO3(s)+ (aq)达到平衡，则溶液中23CO 24SO=_Ksp(CaSO4)=4.8105，K sp(CaCO3)=3109。243SOCc（2）将氨水和 NH4HCO3 溶液混合，可制得 (NH4)2CO3 溶液，其离子方程式为 _；浸取废渣时，向(NH4)2CO3 溶液中加入适量浓氨水的目的是_。（3）废
2、渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在 6070 ，搅拌，反应 3 小时。温度过高将会导致 CaSO4 的转化率下降，其原因是_；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高 CaSO4 转化率的操作有_。（4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质 CaCO3 所需的 CaCl2 溶液。设计以水洗后的滤渣为原料，制取 CaCl2 溶液的实验方案：_已知 pH=5 时 Fe(OH)3 和 Al(OH)3 沉淀完全；pH=8.5 时 Al(OH)3 开始溶解。实验中必须使用的试剂：盐酸和 Ca(OH)2。【答案】 (1). 1.6104 (2). +NH3H2O + +H2O(或 +N
3、H3H2O + +H2O) C 4N3C 4N3C增加溶液中 的浓度，促进 CaSO4的转化 (3). 温度过高，(NH 4)2CO3分解 加快搅拌速率 (4). 在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量 Ca(OH)2，用 pH 试纸测量溶液 pH，当 pH 介于 58.5 时，过滤【解析】（1）反应 CaSO4（s）+CO 32-（aq） CaCO3（s）+SO 42-（aq）达到平衡时，溶液中 =243cSOC（ ）（ ）= = =1.6104。答案：1.610 423cCaSO（ ） （ ）（ ） （ ） sp43KCaS （ ）（ ） 59
4、.810（2）NH 4HCO3 属于酸式盐，与氨水反应生成（ NH4） 2CO3，反应的化学方程式为 NH4HCO3+NH3H2O=（NH 4） 2CO3+H2O或 NH4HCO3+NH3H2O （NH 4） 2CO3+H2O，离子方程式为 HCO3-+NH3H2O=NH4+CO32-+H2O（或 HCO3-+NH3H2O NH4+CO32-+H2O）；浸取废渣时，加入的（NH 4） 2CO3 属于弱酸弱碱盐，溶液中存在水解平衡：CO 32-+NH4+H2O HCO3-+NH3H2O，加入适量浓氨水，水解平衡逆向移动，溶液中 CO32-的浓度增大，反应 CaSO4（s）+CO 32-（aq）C
5、aCO3（s）+SO 42-（aq）正向移动，促进 CaSO4 的转化。答案： HCO3-+NH3H2O=NH4+CO32-+H2O（或 HCO3-+NH3H2O NH4+CO32-+H2O） 增加溶液中CO32-的浓度，促进 CaSO4 的转化（3）由于铵盐具有不稳定性，受热易分解，所以温度过高，（NH 4） 2CO3 分解，从而使 CaSO4 转化率下降；由于浸取过程中的反应属于固体与溶液的反应（或发生沉淀的转化），保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，提高 CaSO4 转化率即提高反应速率，结合外界条件对化学反应速率的影响，实验过程中提高 CaSO4 转化率的操作为加快搅拌速率（即增
6、大接触面积，加快反应速率，提高浸取率）。答案：温度过高，（NH 4） 2CO3 分解 加快搅拌速率（4）工业废渣主要含 CaSO42H2O，还含有少量 SiO2、Al 2O3 和 Fe2O3，加入（NH 4） 2CO3 溶液浸取，其中 CaSO4 与（NH 4） 2CO3 反应生成 CaCO3 和（NH 4） 2SO4，SiO 2、Al 2O3 和 Fe2O3 都不反应，过滤后所得滤渣中含 CaCO3、SiO 2、Al 2O3 和 Fe2O3；若以水洗后的滤渣为原料制取 CaCl2 溶液，根据题给试剂，首先要加入足量盐酸将 CaCO3 完全转化为 CaCl2，发生的反应为CaCO3+2HCl=
7、CaCl2+H2O+CO2，与此同时发生反应Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O、Fe 2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，SiO 2 不反应，经过滤除去 SiO2；得到的滤液中含 CaCl2、AlCl 3、FeCl 3，根据“pH=5 时 Fe（OH） 3 和 Al（OH ） 3 沉淀完全，pH=8.5 时 Al（OH ）3 开始溶解”，为了将滤液中 Al3+、Fe 3+完全除去，应加入 Ca（OH） 2 调节溶液的 pH 介于 58.5加入Ca（OH） 2 的过程中要边加边测定溶液的 pH，然后过滤即可制得 CaCl2 溶液。答案：在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不
8、到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量 Ca（OH ） 2，用pH 试纸测得溶液 pH，当 pH 介于 58.5 时，过滤【点睛】本题以工业废渣为原料制取轻质 CaCO3 和（NH 4） 2SO4 晶体的实验流程为载体，考查溶度积的计算、影响盐类水解的因素、实验条件的控制、制备实验方案的设计和对信息的处理能力等。难点是第（4）问实验方案的设计，设计实验方案时首先要弄清水洗后滤渣中的成分，然后结合题给试剂和已知进行分析，作答时要答出关键点，如 pH 介于 58.5 等。2.【2019 新课标卷 】9.硫酸铁铵NH 4Fe(SO4)2xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探
9、究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：回答下列问题：（1）步骤的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是_。（2）步骤需要加热的目的是_，温度保持 8095 ，采用的合适加热方式是_。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为_（填标号）。（3）步骤中选用足量的 H2O2，理由是_ 。分批加入 H2O2，同时为了_，溶液要保持 pH 小于 0.5。（4）步骤的具体实验操作有_，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到 150 时，失掉 1.5 个结晶水，失重 5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 _。【答案】 (1). 碱煮水
10、洗 (2). 加快反应速率 水浴加热 C (5). 将 Fe2+全部氧化为 Fe3+，不引入新的杂质 (3). 因为 H2O2 本身易分解，所以在加入时需分量加入，同时为了防止 Fe3+水解 (4). 加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤） (5). NH4Fe(SO4)212H2O【解析】（1）步骤的目的是去除废铁屑表面的油污，油污在碱性条件下容易水解，所以工业上常常用热的碳酸钠溶液清洗，即碱煮水洗；（2）步骤需要加热的目的是为了加快反应速率；温度保持 8095 ，由于保持温度比较恒定且低于水的沸点，故采用的合适加热方式是水浴加热（热水浴）；铁屑中含有少量硫化物，硫化物与硫酸反应生成硫化氢气体，可
11、以用氢氧化钠溶液吸收，为了防止倒吸可以加装倒置的漏斗，故选择 C 装置；（3）步骤中选用足量的 H2O2，H 2O2 可以将 Fe2+氧化为 Fe3+，且 H2O2 的还原产物为 H2O，不会引入新的杂质，故理由是：将 Fe2+全部氧化为 Fe3+，不引入新的杂质。因为 H2O2 本身易分解，所以在加入时需分量加入，同时为了防止 Fe3+水解，溶液要保持 pH 小于 0.5；（4）为了出去可溶性的硫酸铵、铁离子等，需要经过的步骤为：加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）（5）设硫酸铁铵的化学式为 NH4Fe(SO4)2xH2O，其相对分子质量为 266+18x，1.5 个水分子的相对分子质量为 1.
12、518=27，则 27/(266+18x)=5.6%，解得 x=12，则硫酸铁铵的化学式为 NH4Fe(SO4)212H2O。3.【2019 新课标卷】8.硼酸（H 3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含 Mg2B2O5H2O、SiO 2 及少量 Fe2O3、Al 2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：回答下列问题：（1）在 95 “溶侵”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_。（2）“滤渣 1”的主要成分有_。为检验“过滤 1”后的滤液中是否含有 Fe3+离子，可选用的化学试剂是_。（3）根据 H3BO3 的解离反应：H
13、3BO3+H2O H+B(OH)4，K a=5.811010，可判断 H3BO3 是_A酸；在“过滤 2”前，将溶液 pH 调节至 3.5，目的是_。（4）在“沉镁”中生成 Mg(OH)2MgCO3 沉淀的离子方程式为_，母液经加热后可返回_工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_。【答案】 (1). NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3; (2). Fe2O3、Al 2O3、SiO 2 KSCN (3). 一元弱酸 目的是将 B(OH)4 转化为 H3BO3，并促进 H3BO3 析出 (4). 2Mg2+2H2O+3CO32-=Mg(OH)2MgCO3+2HCO3- 母液加热
14、分解后生成硫酸铵溶液，可以返回“溶浸”工序循环使用 高温焙烧【解析】（1）根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气，用碳酸氢铵溶液吸收，反应方程式为：NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3;（2）滤渣 I 为不与硫酸铵溶液反应的 Fe2O3、Al 2O3、SiO 2;检验 Fe3+,可选用的化学试剂为 KSCN；（3）由硼酸的离解方程式知，硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子，而三价硼原子最多只能再形成一个配位键，且硼酸不能完全解离，所以硼酸为一元弱酸；在“过滤 2”前，将溶液 pH调节至 3.5，目的是将 B(OH)4 转化为 H3BO3，并促进 H3BO3 析出
15、；（4）沉镁过程中用碳酸铵溶液与 Mg2+反应生成 Mg(OH)2MgCO3，沉镁过程的离子反应为：2Mg2+2H2O+3CO32-=Mg(OH)2MgCO3+2HCO3-；母液加热分解后生成硫酸铵溶液，可以返回“溶浸”工序循环使用；碱式碳酸镁不稳定，高温下可以分解，故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。4.【2019 新课标卷】8.立德粉 ZnSBaSO4（也称锌钡白），是一种常用白色颜料。回答下列问题：（1）利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为_（填标号）。A黄色 B红色 C紫色 D绿色（2）以重晶石（BaSO 4）为原
16、料，可按如下工艺生产立德粉：在回转窑中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为_。回转窑尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2 和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为_。在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差。其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的_（填化学式）。沉淀器中反应的离子方程式为_。（3）成品中 S2的含量可以用“碘量法”测得。称取 m g 样品，置于碘量瓶中，移取 25.00 mL 0.1000 molL1的 I2KI 溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应 5 min，有单质硫析出。以淀粉溶液为指示剂
17、，过量的 I2 用 0.1000 molL1Na2S2O3 溶液滴定，反应式为 I2+2 =2I+ 。测定时23SO246消耗 Na2S2O3 溶液体积 V mL。终点颜色变化为_，样品中 S2的含量为_（写出表达式）。【答案】 (1). D (2). BaSO 4+4C BaS+4CO CO+H2O CO2+H2 BaCO 3 S 2+Ba2+Zn2+ BaSBaSO4 4S(3). 浅蓝色至无色 125.0.031Vm（ ） 【解析】（1）焰色反应不属于化学变化，常用来检验金属元素存在，常见金属元素焰色：钠 Na（黄色） 、锂 Li（紫红）、钾 K（浅紫）、铷 Rb（紫色）、钙 Ca（砖红
18、色）、锶 Sr（洋红）、铜 Cu（绿色）、钡 Ba（黄绿）、铯 Cs（紫红）；（2）流程分析：重晶石与焦炭在回转炉中反应 BaSO4+4C=BaS+4CO，生成还原料 BaS，硫化钡溶液与硫酸锌发生复分解反应 S2-+Ba2+Zn2+SO42-=BaSO4+ZnS，得到立德粉。注意焦炭过量生成 CO，反应物为硫酸钡与焦炭，产物为 BaS 与 CO，写出方程式；CO 与水蒸气反应生成 CO2 与 H2，写出方程式 CO+H2O=CO2+H2；根据信息臭鸡蛋气味气体为硫化氢气体，强酸制弱酸原理，还原料硫化钡与空气中水，二氧化碳反应生成了碳酸钡与硫化氢气体；硫化钡与硫酸锌为可溶性强电解质，写成离子形
19、式，产物硫酸钡与硫化锌为沉淀，不可电离，写出离子方程式；（3）碘单质与淀粉混合为蓝色，用硫代硫酸钠滴定过量的 I2，故终点颜色变化为浅蓝色至无色；根据氧化还原反应得失电子数相等，利用关系式法解题；【详解】（1）焰色反应不是化学变化，常用来检验金属元素存在，常见金属元素焰色：A.钠的焰色为黄色，故 A 错误；B.钙的焰色为红色，故 B 错误；C.钾的焰色为紫色，故 C 错误；D.钡的焰色为绿色，故 D 正确；答案：D（2）注意焦炭过量生成 CO，反应物为硫酸钡与焦炭，产物为 BaS 与 CO，写出方程式BaSO4+4C=BaS+4CO；CO 与水蒸气反应生成 CO2 与 H2，写出方程式：CO+
20、H 2O=CO2+H2；BaSO4+4C=BaS+4CO CO+H2O=CO2+H2根据信息臭鸡蛋气味气体为硫化氢气体，强酸制弱酸原理，还原料硫化钡与空气中水，二氧化碳反应生成了碳酸钡与硫化氢气体；答案：BaCO 3硫化钡与硫酸锌 为 可溶性强电解质，写成离子形式，产物硫酸钡与硫化锌为沉淀，不可电离，写出离子方程式：S 2-+Ba2+Zn2+SO42-=BaSO4+ZnS；（3）碘单质与硫离子的反应：S 2-+I2=S+2I-；碘单质与淀粉混合为蓝色，用硫代硫酸钠滴定过量的 I2，故终点颜色变化为浅蓝色至无色；根据氧化还原反应得失电子数相等，利用关系式法解题；根据化合价升降相等列关系式，设硫离
21、子物质的量为 nmol：S2- I2 2S2O32- I21mol 1mol 2mol 1moln mol nmol 0.1V10-3mol 0.1V10-3mol12n+ 0.1V10-3mol=25 0.1V10-3mol，得 n=（25- V）0.110 -3mol12 12则样品中硫离子含量为： 100%= 100%2nMSm（ ） 5.0.032m1（ ）答案： 100%125.0V.03（ ）【点睛】本题难度较低，重点考察学生基础知识运用能力，易错点：第（2）小题第没有注意焦炭过量生成 CO；（3）关系式法的计算。5.【2019 新课标卷】8.高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的
22、原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含 Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si 等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：相关金属离子c 0(Mn+)=0.1 molL1形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ Ni2+开始沉淀的 pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9沉淀完全的 pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9（1）“滤渣 1”含有 S 和_；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式_。（2）“氧化”中添加适量的 MnO2 的作用是将_。（3）“调 pH”除铁和铝
23、，溶液的 pH 范围应调节为_6 之间。（4）“除杂 1”的目的是除去 Zn2+和 Ni2+，“ 滤渣 3”的主要成分是_。（5）“除杂 2”的目的是生成 MgF2 沉淀除去 Mg2+。若溶液酸度过高，Mg 2+沉淀不完全，原因是_。（6）写出“沉锰” 的离子方程式_。（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为 LiNixCoyMnzO2，其中 Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3 、+4 。当 x=y= 时，z =_。13【答案】 (1). SiO2（不溶性硅酸盐） MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O (2). 将 Fe2+氧化为 Fe3+ (3
24、). 4.7 (4). NiS 和 ZnS (5). F与 H+结合形成弱电解质 HF，MgF 2 Mg2+2F平衡向右移动 (6). Mn2+2 =MnCO3+CO2+H2O 3CO(7). 1【解析】（1）Si 元素以 SiO2 或不溶性硅盐存在，SiO 2 与硫酸不反应，所以滤渣 I 中除了 S 还有 SiO2；在硫酸的溶浸过程中，二氧化锰和硫化锰发生了氧化还原反应，二氧化锰作氧化剂，硫化锰作还原剂，方程式为：MnO 2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O；（2）二氧化锰作为氧化剂，使得 MnS 反应完全，且将溶液中 Fe2+氧化为 Fe3+；（3）由表中数据知 pH 在
25、4.7 时，Fe 3+和 Al3+沉淀完全，所以应该控制 pH 在 4.76 之间；（4）根据题干信息，加入 Na2S 除杂为了出去锌离子和镍离子，所以滤渣 3 是生成的沉淀 ZnS 和NiS；（5）由 HF H+F-知，酸度过大，F -浓度减低，使得 MgF2 Mg2+2F-平衡向沉淀溶解方向A A移动，Mg 2+沉淀不完全；（6）根据题干信息沉锰的过程是生成了 MnCO3 沉淀，所以反应离子方程式为：Mn 2+2HCO3-=MnCO3+CO2+H2O；（7）根据化合物中各元素化合价代数和为 0 的规律得：1+2x+3y+4z=6，已知，x=y=1/3，带入计算得：z=1/36.【2019
26、浙江 4 月 选考 】31.某兴趣小组在定量分析了镁渣含有 MgCO3、Mg(OH)2、CaCO 3、Al 2O3、Fe 2O3 和 SiO2中 Mg 含量的基础上，按如下流程制备六水合氯化镁(MgCl 26H2O)。相关信息如下：700只发生 MgCO3 和 Mg(OH)2 的分解反应。NH 4Cl 溶液仅与体系中的 MgO 反应，且反应程度不大。“蒸氨”是将氨从固液混合物中蒸出来，且须控制合适的蒸出量。请回答：(1) 下列说法正确的是_。A步骤，煅烧样品的容器可以用坩埚，不能用烧杯和锥形瓶B步骤，蒸氨促进平衡正向移动，提高 MgO 的溶解量C步骤，可以将固液混合物 C 先过滤，再蒸氨D步骤
27、，固液分离操作可采用常压过滤，也可采用减压过滤(2) 步骤，需要搭建合适的装置，实现蒸氨、吸收和指示于一体( 用硫酸溶液吸收氨气)。选择必须的仪器，并按连接顺序排列(填写代表仪器的字母，不考虑夹持和橡皮管连接) ：热源_。为了指示蒸氨操作完成，在一定量硫酸溶液中加指示剂。请给出并说明蒸氨可以停止时的现象_。(3) 溶液 F 经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品。取少量产品溶于水后发现溶液呈碱性。含有的杂质是_。从操作上分析引入杂质的原因是_。(4) 有同学采用盐酸代替步骤中的 NH4Cl 溶液处理固体 B，然后除杂，制备 MgCl2 溶液。已知金属离子形成氢氧化物沉淀的 pH
28、范围：pH金属离子开始沉淀 完全沉淀Al3+ 3.0 4.7Fe3+ 1.1 2.8Ca2+ 11.3 Mg2+ 8.4 10.9请给出合理的操作排序(从下列操作中选取，按先后次序列出字母，操作可重复使用) ：固体 Ba（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）MgCl 2 溶液产品。a用盐酸溶解 b调 pH3.0 c调 pH5.0 d调 pH8.5e调 pH11.0 f过滤 g洗涤【答案】 (1). ABD （2） adfc 甲基橙，颜色由红色变橙色 (3). 碱式氯化镁(氢氧化镁 ) 过度蒸发导致氯化镁水解 (4). c f e f g a【解析】（1）A.煅烧固体样品需用坩埚，烧杯和锥形瓶用来
29、加热液体，A 项正确；B.氯化铵水解方程式为 NH4Cl+H2ONH3H2O+HCl，氧化镁和 HCl 反应，蒸氨即一水合氨分解，平衡向右移动，HCl 浓度变大，促进了氧化镁的溶解， B 项正确；C.根据信息NH 4Cl 溶液仅与体系中的 MgO 反应，且反应程度不大，不能先过滤，否则氧化镁损耗很大，C 项错误；D.固液分离操作均可采用常压过滤，使用减压过滤加快过滤速度，也可行，D 项正确。故答案选 ABD。（2）先选发生装置为 a，然后连接回流装置 d，生成的氨气有水蒸气，需要干燥，然后连接干燥管 f，氨气是碱性气体，需要用酸吸收，最后连接 c。故答案填 adfc。硫酸和氨气恰好完全反应生成
30、硫酸铵（(NH 4)2SO4），硫酸铵显酸性，因而选择在酸性范围内变色的指示剂：甲基橙，其颜色变化是红色变为橙色。（3）溶液 F 经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品。溶液仍呈碱性，注意不可能是氨气的影响，由于氯化镁水解使溶液呈酸性，故溶液的碱性是由杂质引起的。考虑到氯化镁易水解，所以含有的杂质可能是 Mg(OH)Cl 或者 Mg(OH)2。升高温度会促进水解的进行，因而必然是蒸发阶段导致，即过度蒸发导致氯化镁水解。（4）根据各离子完全沉淀的 pH 值，加酸后溶液呈酸性，可逐步提高 pH，同时以沉淀形式除掉不同离子，因而先将 pH 调至 5，除掉 Al3+和 Fe3+,然后过滤
31、其沉淀，然后将 pH 调至 11.0 使得 Mg2+变为 Mg(OH)2 沉淀，过滤并洗涤，得到纯净的 Mg(OH)2 沉淀，然后加入盐酸得到氯化镁溶液。故答案依次填cfefga。7.【2019 天津 】10.多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。回答下列问题：硅粉与 在 300时反应生成 气体和 ，放出 热量，该反应的热化学方程式HCl 31mol SiHC25kJ为_。 的电子式为_。3i将 氢化为 有三种方法，对应的反应依次为：4Sil3il 2CgSCgHlA10 4 33ilHis4iA2 2 3SlSiClg3H（1）氢化过程中所需的高纯度 可用惰性电极
32、电解 溶液制备，写出产生 的电极名称2KO2_（填“阳极” 或“ 阴极”），该电极反应方程式为_。（2）已知体系自由能变 ， 时反应自发进行。三个氢化反应的 与温度的关系GHTS0G如图 1 所示，可知：反应能自发进行的最低温度是_；相同温度下，反应比反应 的小，主要原因是_。G（3）不同温度下反应中 转化率如图 2 所示。下列叙述正确的是_（填序号）。4SiClaB 点： b ：A 点 点 c反应适宜温度： v正 逆 v正 E48052（4）反应 的 _（用 ， 表示）。温度升高，反应的平衡常数 _（填“增3H12HK大”、“减小”或 “不变”）。（5）由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除
33、 、 和 外，还有_（填分子式）。4SiCl3ilSi【答案】 (1). (2). 320Sis3HClgilgH 125kJmol(3). 阴极 (4). 或 (5). 1000 22OeO2eH(6). 导致反应 的 小 (7). a、c (8). (9). 减小 (10). 、21HG21HCl2H【解析】【分析】I.书写热化学方程式时一定要标注出各物质的状态，要将热化学方程式中焓变的数值与化学计量数对应。本题的反应温度需要标注为条件；II.（1）惰性电极电解 KOH 溶液，实质是电解水，产生氢气的必为阴极，发生还原反应。（2）“看图说话” ，将反应的纵、横坐标对应起来看，即可顺利找到最
34、低温度。影响自由能变的因素主要是焓变和熵变，分析发现熵变对反应反而不利，说明焓变影响大，为主要影响因素；（3）据图判断化学平衡的建立和移动是分析的关键。注意时间是一个不变的量。（4）此问是盖斯定律的简单应用，对热化学方程式直接进行加减即可。【详解】I.参加反应的物质是固态的 Si、气态的 HCl，生成的是气态的 SiHCl3 和氢气，反应条件是 300，配平后发现 SiHCl3 的化学计量数恰好是 1mol，由此可顺利写出该条件下的热化学方程式：Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) H=-225kJmol-1；SiHCl3 中硅与 1 个 H、3 个 Cl 分别形成共价单
35、键，由此可写出其电子式为： ，注意别漏标 3 个氯原子的孤电子对；II.（1）电解 KOH 溶液，阳极发生氧化反应而产生 O2、阴极发生还原反应才产生 H2；阴极的电极反应式可以直接写成 2H+2e-=H2，或写成由水得电子也可以：2H2O+2e-=H2+2OH-；（2）由题目所给的图 1 可以看出，反应（最上面那条线）当G=0 时，对应的横坐标温度是 1000；从反应前后气体分子数的变化来看，反应的熵变化不大，而反应中熵是减小的，可见熵变对反应的自发更不利，而结果反应的G 更负，说明显然是焓变产生了较大的影响，即H20，所以H3 必小于 0，即反应 正反应为放热反应，而放热反应的化学平衡常数随着温度的升高而减小；（5）反应 生成的 HCl 可用于流程中粗硅提纯的第 1 步，三个可逆反应中剩余的 H2 也可循环使用。【点睛】 对于反应的吉布斯自由能大小比较及变化的分析，要紧紧抓住焓判据和熵判据进行分析。判断图 2 中时间是一个不变的量，是看清此图的关键。明白了自变量只有温度，因变量是 SiCl4 的转化率，才能落实好平衡的相关知识的应用，如平衡的建立，平衡的移动以及平衡常数随温度变化的规律等。
