Question

1．单晶硅是信息产业中重要的基础材料．通常在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、CO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：
a．四氯化硅遇水极易水解；
b．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；
c．有关物质的物理常数见表：

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

d．已知装置A中发生反应的方程式为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
请回答下列问题：
（1）装置A中g管的作用是平衡压强；装置C中的试剂是浓硫酸；装置E中的h 瓶需要冷却的理由是使SiCl₄冷凝收集．
（2）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过酒精（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杂质元素是Al、P（填写元素符号）．

Answer 1

分析 由制备四氯化硅的实验流程可知，A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应生成氯气，B中饱和食盐水除去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，E装置制取氢气，F可防止倒吸，最后氢气还原SiCl₄，
（1）装置A中g管使分液漏斗和烧瓶连通；装置C中的试剂应该吸收水而不能吸收氯气；产物SiCl₄沸点低；
（2）D中氯气与粗硅反应生成SiCl₄，h瓶收集粗产物，精馏粗产品可得高纯度四氯化硅，由表中数据可以看出，蒸出SiCl₄气体时，BCl₃早已成气体被蒸出，而AlCl₃、FeCl₃、PCl₅升华温度均低于SiCl₄．

解答 解：由制备四氯化硅的实验流程可知，A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应生成氯气，B中饱和食盐水除去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，E装置制取氢气，F可防止倒吸，最后氢气还原SiCl₄，
（1）浓盐酸有挥发性，故分液漏斗要加盖，加盖后如没有g管，则盐酸就不易流下去，g管的作用是平衡压强，使液体顺利流出并防止漏气；制得的氯气中含有氯化氢和水，装置B用饱和食盐水除去氯化氢，装置C用浓硫酸吸水；产物SiCl₄沸点低，需要冷凝收集，
故答案为：平衡压强；浓硫酸；使SiCl₄冷凝收集；
（2）D中氯气与粗硅反应生成SiCl₄，h瓶收集粗产物，精馏粗产品可得高纯度四氯化硅，由表中数据可以看出，蒸出SiCl₄气体时，BCl₃早已成气体被蒸出，而AlCl₃、FeCl₃、PCl₅升华温度均低于SiCl₄，所以当SiCl₄蒸出后，而AlCl₃、FeCl₃、PCl₅还为固体留在瓶里，
故答案为：Al、P．

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．