Question

4．晶体硅是一种重要的非金属材料，工业上用碳在高温下还原石英砂（主要成份为含铁、铝等杂质的二氧化硅）得粗硅，粗硅与氛气在450-500℃条件下反应生成四氯化硅，四氯化硅经提纯后与过量H₂在1100-1200℃条件下反应制得高纯硅．以下是实验室制备SiCl₄的装置示意图．

实验过程中；石英砂中的铁、铝等杂质也能转化为相应氯化物，SiCl₄，A1C1₃，FeC1₃遇水均易水解，有关物质的物理常数见下表：

物质	SiCl4	AlCl3	FeCl3
沸点/℃	57.7		315
熔点/℃	-70.0
升华温度/℃		180	300

请回答下列问题：
（I）实验室制备氯气有以下五步操作，其正确操作顺序为④③⑤②①（填标号）．
①向烧瓶中装入二氧化锰固体，向分液漏斗中加入浓盐酸
②检查装置的气密性
③把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯火焰确定铁圈高度，固定铁圈，放上石棉网
④在烧瓶上装好分液漏斗，安装好导气管
⑤将烧瓶固定在铁架台上
（2）装置A的硬质玻璃管中发生主要反应的化学方程式是2C+SiO₂+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiCl₄+2CO↑
置A．B间导管短且粗的原因是防止生成物的AlCl₃、FeCl₃等杂质凝结成固体堵塞导管
验中尾气处理的方法是连接一个加热的装有CuO粉末的反应管
（3）装置B中e瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氛化硅．在精馏过程中，不可能用到的仪器有CD（填正确答案标号）．
A．圆底烧瓶　B．温度计　C．吸滤瓶　D球形冷凝管　E．接收器
（4）装置D中的Na₂S0₃的作用主要是吸收未反应完的Cl₂请设计一个实验，证明装置D中的Na₂S0₃已被氧化（简述实验步骤）：取少量溶液置于洁净的试管中，向其中滴加稀盐酸至不再产生气体（1分），再向其中滴入氯化钡溶液，若产生白色沉淀，证明亚硫酸钠被氧化
（5）SiCl₄极易水解，其完全水解的产物为H₄SiO₄（或H₂SiO₃）和HCl．H₂还原SiCl₄制得高纯硅的过程中若混入O₂，可能引起的后果是可能引起爆炸、硅被氧化得不到高纯硅．

Answer 1

分析 （1）实验室制氯气时首先要把装置搭好，搭装置的一般顺序为从下向上，从左向右，然后检验装置的气密性，再加药品，据此答题；
（2）装置A中是用氯气与碳、二氧化硅在高温下生成四氯化硅和一氧化碳，石英砂（主要成份为含铁、铝等杂质的二氧化硅）中的铁、铝与氯气反应生成氯化铝和氯化铁会凝结成固体堵塞导管，实验中的尾气主是CO，可以用灼热的CuO除去，据此答题；
（3）根据蒸馏装置可知，蒸馏需要的仪器有圆底烧瓶、温度计、直形冷凝管、接收器；
（4）Na₂S0₃被氧化成硫酸钠，可以通过检验硫酸根离子来证明亚硫酸钠被氧化；
（5）根据元素守恒可知，SiCl₄水解可得硅酸和氯化氢，氧气与氢气能发生爆炸，同时高温下氧气能氧化硅；

解答 解：（1）实验室制氯气时首先要把装置搭好，搭装置的一般顺序为从下向上，从左向右，然后检验装置的气密性，再加药品，所以实验的操作顺序为③⑤②①，
故答案为：③⑤②①；
（2）装置A中是用氯气与碳、二氧化硅在高温下生成四氯化硅和一氧化碳，反应方程式为2C+SiO₂+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiCl₄+2CO↑，石英砂（主要成份为含铁、铝等杂质的二氧化硅）中的铁、铝与氯气反应生成氯化铝和氯化铁会凝结成固体堵塞导管，所以在装置A．B间导管短且粗，防止生成物的AlCl₃、FeCl₃等杂质凝结成固体堵塞导管，实验中的尾气主是CO，可以用灼热的CuO除去，所以在装置最后连接一个加热的装有CuO粉末的反应管，
故答案为：2C+SiO₂+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiCl₄+2CO↑；防止生成物的AlCl₃、FeCl₃等杂质凝结成固体堵塞导管；连接一个加热的装有CuO粉末的反应管；
（3）根据蒸馏装置可知，蒸馏需要的仪器有圆底烧瓶、温度计、直形冷凝管、接收器，
故答案为：CD；
（4）Na₂S0₃被氧化成硫酸钠，可以通过检验硫酸根离子来证明亚硫酸钠被氧化，所以证明Na₂S0₃已被氧化的方法是取少量溶液置于洁净的试管中，向其中滴加稀盐酸至不再产生气体（1分），再向其中滴入氯化钡溶液，若产生白色沉淀，证明亚硫酸钠被氧化，
故答案为：取少量溶液置于洁净的试管中，向其中滴加稀盐酸至不再产生气体（1分），再向其中滴入氯化钡溶液，若产生白色沉淀，证明亚硫酸钠被氧化；
（5）根据元素守恒可知，SiCl₄水解可得硅酸和氯化氢，氧气与氢气能发生爆炸，同时高温下氧气能氧化硅，
故答案为：H₄SiO₄（或H₂SiO₃）和HCl；可能引起爆炸、硅被氧化得不到高纯硅．

点评 本题考查了物质的转化和制备、化学方程式的书写，答题时不注意仔细观察实验装置图，解决本考点需要根据实验现象，综合分析，从而得出正确的结论，要注意知识的整体性，题目难度中等．