Question

6．某实验室欲制取少量单质硅，根据实验室存有的药品情况，选择硅铁粉（一种铁合金粉末）、漂白粉、浓盐酸等为制取原料．请回答以下制取过程中的相关问题．
（1）氯气的制备：用漂白粉与浓盐酸常温反应制备实验所需氯气．该反应的化学方程式为Ca（ClO）₂+4HCl=CaCl₂+2Cl₂↑+2H₂O．可选择以下装置如图1中的C（填序号）作为反应容器．

（2）SiCl₄的生成：控制温度在200℃以上，使硅铁粉与氯气反应生成SiCl₄．
①若要将图A装置改进为SiCl₄的发生装置，需进行的改进是将单孔橡皮塞改为双孔塞；增加一根伸入试管底部附近的进气管．
②生成的SiCl₄含有杂质CCl₄，请说明杂质的来源硅铁合金粉中含有碳，与氯气反应生成了CCl₄．
（3）SiCl₄的收集：请结合下列图2、表回答问题：

物质	熔点	沸点	水反应性
SiCl4	-70℃	57.6℃	强烈水解
CCl4	-22.9℃	76.8℃	稳定

①在E、F两套装置中选择一套来收集产物，你认为F（填编号）装置更好，理由是相对E，F可防粉末状反应物堵塞出口，可防液态产物堵塞气体通路．
②G或H装置用于连接在E或F装置后．若选用H作连接装置，则其中所装试剂应为碱石灰，其作用是吸收多余氯气防污染空气；防止空气中的水气进入收集装置使产物水解．
（4）提纯SiCl₄：请提出一个你认为可行的除去杂质CCl₄的方案蒸馏．
（5）纯硅的制取：用硅铁粉与盐酸制氢气还原SiCl₄即可得到较纯的单质硅．该还原反应采用将反应混合物缓慢通过用酒精喷灯加热的石英玻璃管的方式进行，你认为可能观察到的实验现象是石英玻璃管壁上有灰黑色固体出现．

Answer 1

分析 （1）漂白粉中的Ca（ClO）₂与浓盐酸常温反应生成氯气和氯化钙，根据反应物状态和反应条件选择气体发生装置；
（2）①发生装置由气体参与，生成物为气体，据此分析；
②碳与氯气反应生成了CCl₄；
（3）①F可防粉末状反应物堵塞出口，可防液态产物堵塞气体通路，选择F；
②H装置吸收未反应完的氯气，且吸收空气中的水气；
（4）根据沸点不同用蒸馏的方式出杂；
（5）硅单质为灰黑色固体．

解答 解：（1）漂白粉中的Ca（ClO）₂与浓盐酸常温反应生成氯气和氯化钙，化学方程式为：Ca（ClO）₂+4HCl=CaCl₂+2Cl₂↑+2H₂O；为固液不加热型，故选择C装置；
故答案为：Ca（ClO）₂+4HCl=CaCl₂+2Cl₂↑+2H₂O； C；
（2）①反应物中有气体，生成物为气体，故A装置中应将单孔橡皮塞改为双孔塞；增加一根伸入试管底部附近的进气管；
故答案为：将单孔橡皮塞改为双孔塞；增加一根伸入试管底部附近的进气管；
②硅铁合金粉中含有碳，与氯气反应生成了CCl₄，所以生成的SiCl₄含有杂质CCl₄；
故答案为：硅铁合金粉中含有碳，与氯气反应生成了CCl₄；
（3）①F可防粉末状反应物堵塞出口，可防液态产物堵塞气体通路，选择F；
故答案为：F；相对E，F可防粉末状反应物堵塞出口，可防液态产物堵塞气体通路；
②H装置吸收未反应完的氯气，且SiCl₄易水解，可吸收空气中的水气防止其水解，则H中为碱石灰；
故答案为：碱石灰；吸收多余氯气防污染空气；防止空气中的水气进入收集装置使产物水解；
（4）由表可知，SiCl₄和CCl₄沸点不同，可选蒸馏的方式出杂；
故答案为：蒸馏；
（5）用硅铁粉与盐酸制氢气还原SiCl₄即可得到较纯的单质硅，硅单质为灰黑色固体，故可观察到石英玻璃管壁上有灰黑色固体出现；
故答案为：石英玻璃管壁上有灰黑色固体出现．

点评 本题考查了实验方案设计的有关知识，综合了氯气的制法、物质的提纯等实验知识，这种类型的题是高考的热点，是学习的重点，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，侧重分析与实验综合考查，题目难度中等．