Question

单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳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：

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下表：

物质	SiCl4	BCl3	AlCl3	FeCl3	PCl下标5
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杂质元素是____________（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Fe²⁺,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：5Fe²⁺+MnO^-4+8H⁺====5Fe³⁺+Mn²⁺+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5.000 g残留物，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^-1 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

【答案】

（1）MnO₂+4H⁺+2Cl^-Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O

（2）平衡压强 浓硫酸 使SiCl₄冷凝

（3）Al、P、Cl

（4）①否 KMnO₄溶液自身可作指示剂

②4.480%

【解析】（1）A装置是制备Cl₂的，注意要求写的是MnO₂与浓盐酸的“离子方程式”。（2）装置A中G管的作用是“使分液漏斗与圆底烧瓶压强保持一致，便于液体顺利滴下”，简单说就是“平衡压强”。B是除杂装置，除去Cl₂中的HCl气体，C就是干燥装置，干燥Cl₂一般用浓硫酸。由于反应温度是450 ℃～500 ℃，此时SiCl₄是气体，而题目表格中SiCl₄通常应是液态的，故装置E中h瓶需要冷却的理由应是便于分离得到SiCl₄。（3）易升华的AlCl₃、FeCl₃、PCl₅都会在精馏后的残留物中存在，注意要先答上Cl，容易遗漏！（4）①由于紫色的KMnO₄反应后颜色会褪去，所以不用滴加指示剂。②根据KMnO₄的用量计算出Fe²⁺的用量，再算其质量分数，属于典型的常见计算，略。