Question

11．单晶硅是信息产业中重要的基础材料．工业上可用焦炭与二氧化硅的混合物在高温下与氯气反应生成SiCl₄和CO，SiCl₄经提纯后用氢气还原得高纯硅．如图是实验室制备SiCl₄的装置示意图．

已知SiCl₄的熔点为-70.0℃，沸点为57.7℃，且遇水易反应，
请回答下列问题：
（1）写出装置A中发生反应的离子方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑
（2）装置B中的试剂是饱和食盐水；装置C的作用为干燥氯气
（3）装置D的玻璃管中发生主要反应的化学方程式是SiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl₄+2CO，装置F的作用为防止F右端的水蒸气进入E与四氯化硅反应，造成产物不纯．
（4）G中吸收气体一段时间后，吸收液中肯定存在OH^-、Cl^-和SO₄^2-．为探究该吸收液中可能存在的其它酸根离子（忽略空气中CO₂的影响），研究小组实验设计如下
【提出假设】假设1：只有SO₃^2-：假设2：既无SO₃^2-也无ClO^-；假设3：只有ClO^-：
【设计方案，进行试验】可供选择的实验试剂有：3mol/L H₂SO₄溶液、1mol/L NaOH溶液、品红溶液、0.01mol/L KMnO₄溶液、淀粉-KI溶液．各取少量吸收液于a、b、c三支试管中，分别滴加3mol/L H₂SO₄酸化后，进行下列实验：
请完成如表：

序号	操作	可能出现的现象	结论
①	向a试管中滴加几滴0.01mol/L的KMnO4	若溶液褪色	则假设1成立
		若溶液不褪色	则假设2或3成立
②	向b试管中滴加几滴品红	若溶液褪色	则假设1或3成立
		若溶液不褪色	则假设2成立
③	向c试管中滴加几滴淀粉-KI溶液		则假设3成立

Answer 1

分析 制备四氯化硅的实验流程：A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应生成氯气，MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，B中饱和实验水除去HCl，C装置中浓硫酸干燥氯气，D中发生Si与氯气的反应生成四氯化硅，由信息可知，四氯化硅的沸点低，则E装置冷却可收集四氯化硅，F可防止防止F右端的水蒸气进入E与四氯化硅反应，造成产物不纯，最后G处理含氯气的尾气．
（1）二氧化锰和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯化锰、氯气和水；
（2）A中制得的氯气中含有氯化氢和水蒸气杂质，要除去，用饱和食盐水除去氯化氢，用浓硫酸干燥氯气；
（3）在D装置中二氧化硅和碳和氯气反应生成四氯化硅和一氧化碳；四氯化硅遇水极易水解，F可防止空气中的水进入；
（4）由假设1和假设2可知，要检测的为SO₃^2-和ClO^-，故假设3为只有ClO^-，又因为SO₃^2-会使KMnO₄溶液（或溴水）褪色，而ClO^-不会，所故可以用来检测假设1，H₂SO₃和ClO^-具有漂白性，会使品红溶液褪色，所以可以用来检测假设2，ClO^-可以氧化KI反应生成碘单质，遇到淀粉边蓝色，可以用来检测假设3．

解答 解：（1）装置A是氯气发生装置，A中二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，其离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；
（2）A中制得的氯气中含有氯化氢和水蒸气杂质，要除去，用饱和食盐水除去氯化氢，用浓硫酸干燥氯气，所以B中装有饱和食盐水，装置C干燥氯气，
故答案为：饱和食盐水；干燥氯气；
（3）在D装置中二氧化硅和碳和氯气反应生成四氯化硅和一氧化碳，反应为：SiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl₄+2CO，四氯化硅遇水极易水解，F可防止右端的水蒸气进入E与四氯化硅反应，造成产物不纯，
故答案为：SiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl₄+2CO；防止F右端的水蒸气进入E与四氯化硅反应，造成产物不纯；
（4）由假设1和假设2可知，要检测的为SO₃^2-和ClO^-，故假设3为只有ClO^-，又因为SO₃^2-会使KMnO₄溶液褪色，而ClO^-不会，所故可以用来检测假设1，H₂SO₃和ClO^-具有漂白性，会使品红溶液褪色，所以可以用来检测假设2，ClO^-可以氧化KI反应生成碘单质，遇到淀粉边蓝色，可以用来检测假设3，
故答案为：①0.01mol/L的KMnO₄；②品红；③淀粉-KI溶液；若溶液变为蓝色．

点评 本题考查制备实验方案的设计，综合了氯气的制法、硅的提纯等实验知识，注意把握制备原理及实验流程中的反应、物质的性质等为解答的关键，侧重分析与实验能力的综合考查，题目难度中等．