Question

單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅（含鐵、鋁、硫、磷等雜質(zhì)），粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅（反應(yīng)溫度450-500°C），四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖。

相關(guān)信息如下：

a.四氯化硅遇水極易水解；

b.硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；

c.有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：www.ks5.u.com

（1）寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式                   。

（2）裝置A中g(shù)管的作用是               ；裝置C中的試劑是          ；裝置E中的h瓶需要冷卻理由是                  。

（3）裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過(guò)精餾（類似多次蒸餾）得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是              （填寫元素符號(hào)）。

（4）為了分析殘留物中鐵元素的含量，先將殘留物預(yù)處理，是鐵元素還原成Fe²⁺ ，再用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件下進(jìn)行氧化還原滴定，反應(yīng)的離子方程式是：

①滴定前是否要滴加指示劑？            （填“是”或“否”），請(qǐng)說(shuō)明理由           。

②某同學(xué)稱取5.000g殘留物，預(yù)處理后在容量瓶中配制成100ml溶液，移取25.00ml，試樣溶液，用1.000×10^-2mol· L^-1KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00ml,則殘留物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是            。

 

Answer 1

【答案】

(1)MnO₂ + 4H^＋ + 2Cl^－Mn^2＋ + Cl₂↑ + 2H₂O

(2)平衡壓強(qiáng)   濃硫酸   使SiCl₄ 冷凝

（3）Al、P、Cl

(4)①否；KMnO₄溶液自身可作指示劑；

②4.480%

【解析】制備四氯化硅的原料為Cl₂和Si。A裝置為Cl₂的制備裝置，B、C裝置為除雜裝置。先用B除去HCl，再用C（濃H₂SO₄）除去H₂O蒸氣。Cl₂通入粗硅中反應(yīng)，用冷水將產(chǎn)生SiCl₄冷凝即可。（1）制取氯氣用濃鹽酸和MnO₂在加熱條件下反應(yīng)。（2）g管是將分液漏斗與燒瓶相連，則它們中的壓強(qiáng)是相待的，這樣便于鹽酸能順利滴下。SiCl₄的沸點(diǎn)很低，只有57.7℃，而反應(yīng)的溫度達(dá)幾百度，故需要冷凝收集。（3）從物質(zhì)的物理性質(zhì)表可發(fā)現(xiàn)，AlCl₃,FeCl₃和PCl₅均易升華，故還應(yīng)還有Al、P、Cl元素。（4）由于高錳酸鉀本身是紫紅色的，與Fe^2＋反應(yīng)時(shí)，可以褪色，故而可以作為指示劑。根據(jù)方程式可以找出關(guān)系，5Fe^2＋~MnO₄^－  ,n(Fe)= 10^-2×20×10^-3×5×100/25 =4×10^-3mol。W (Fe)= 4×10^-3×56/5 ×100% =4.48%。