Question

单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450~500℃），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。

相关信息如下：①四氯化硅遇水极易水解；

②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；

③有关物质的物理常数见下表：

 

物质	SiCl4	BCl3	AlCl3	FeCl3	PCl5
沸点/℃	57.7	12.8	—	315	—
熔点/℃	－70.0	－107.2	—	—	—
升华温度/℃	—	—	180	300	162

 

请回答下列问题：

（1）写出装置A中发生反应的离子方程式_____________________________________。

（2）装置A中g管的作用是______________；装置C中的试剂是____________；

装置E中的h瓶需要冷却的理由是__________________________________。

（3）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的元素是_____________（填写元素符号）。

（4）为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe^2＋,再用KMnO₄标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：

  5Fe^2＋＋MnO₄^－＋8H^＋====5Fe^3＋＋Mn^2＋＋4H₂O

①滴定前是否要滴加指示剂？___（填“是”或“否”），请说明理由_________________

②某同学称取5.000g残留物后，经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL试样溶液，用1.000×10^－2 mol/L KMnO₄标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00 mL，则残留物中铁元素的质量分数是_______________。

 

Answer 1

 

（1）MnO₂＋4H^＋＋2Cl^―Mn^2＋＋Cl₂↑＋2H₂O；

（2）平衡压强，使液体顺利流出并防止漏气；浓硫酸；产物SiCl₄沸点低，需要冷凝收集；

（3）Al、P、Cl；

（4）①否；KMnO₄溶液的紫红色可指示反应终点；②4.480%；

解析: