Question

【題目】單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用炭在高溫下還原二氧化硅制得粗硅（含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì)），粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅（反應(yīng)溫度450～500℃ ），四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。

相關(guān)信息：① 四氯化硅遇水極易水解；② SIC14沸點為57.7℃ ，熔點為-70.0℃ 。請回答：

（1）寫出裝置A 中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_______________。

（2）裝置C 中的試劑是___________；裝置F的作用是_______________；

裝置E 中的h 瓶需要冷卻的理由是_______________。

（3）裝置E 中h 瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過精餾（類似多次蒸餾）得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中含有鐵元素，為了分析殘留物中鐵元素的含量，先將殘留物預(yù)處理，使鐵元素還原成Fe2+，再用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件下進(jìn)行氧化還原滴定。

① 反應(yīng)的離子方程式：_______________。② 滴定前是否要滴加指示劑？_______________。（填“是”或“否”） ，請說明理由_______________。

③ 滴定前檢驗Fe3+ 是否完全還原的實驗操作是_______________。

Answer 1

【答案】（1） MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O （2分）

（2）濃硫酸（2分）防止空氣中的水進(jìn)入H 中；產(chǎn)物SiCl4沸點低，需要冷凝收集（2分）

（3）①5Fe2++MnO4-＋8H+=5Fe3++ Mn2++ 4H2O （2分）

②否；KMnO4溶液的紫紅色可指示反應(yīng)終點；（2分）

③取少量還原后的溶液于試管中，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，表明Fe2+已完全還原（2分）

【解析】

試題分析：（1）裝置A是氯氣發(fā)生裝置，A中二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，其離子方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；（2）濃鹽酸具有揮發(fā)性，加熱促進(jìn)揮發(fā)，導(dǎo)致制取的氯氣中含有氯化氫，為除去氯化氫，裝置B中的試劑應(yīng)該吸收氯化氫而不能吸收氯氣，為飽和食鹽水，裝置C用濃硫酸吸水，四氯化硅遇水極易水解，F(xiàn)可防止空氣中的水進(jìn)入；產(chǎn)物SiCl4沸點低，需要冷凝收集；（3）①KMnO4酸性溶液與Fe2+反應(yīng)時被還原為Mn2+，F(xiàn)e2+被氧化為Fe3+，Mn元素的化合價由+7降到+2，降低5價；Fe元素的化合價由+2升高到+3價，升高1價，最小公倍數(shù)為5；再根據(jù)質(zhì)量守恒得到H2O的系數(shù)為4，H+的系數(shù)為8，離子方程式為：5Fe2++MnO4-＋8H+=5Fe3++ Mn2++ 4H2O；②KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液身就是一種指示劑，MnO4-轉(zhuǎn)變成Mn2+溶液顏色有紫色變成無色，KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件下進(jìn)行氧化還原滴定時，不需要指示劑；③Fe3+遇硫氰酸根離子會反應(yīng)生成硫氰酸鐵血紅色，證明Fe3+的存在。因此取少量還原后的溶液于試管中，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，表明Fe3+已完全還原。