Question

單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳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)信息如下：

a.四氯化硅遇水極易水解；

b.硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；

c.有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：

物質(zhì)	SiCl4	BCl3	AlCl3	FeCl3	PCl下標(biāo)5
沸點/℃	57.7	12.8	—	315	—
熔點/℃	-70.0	-107.2	—	—	—
升華溫度/℃	—	—	180	300	162

請回答下列問題：

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

(2)裝置A中g(shù)管的作用是____________；裝置C中的試劑是;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，除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是____________（填寫元素符號）。

(4)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行氧化還原滴定，反應(yīng)的離子方程式是：5Fe²⁺+MnO^-4+8H⁺====5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O

①滴定前是否要滴加指示劑？________（填“是”或“否”），請說明理由__________________。

②某同學(xué)稱取5.000 g殘留物，經(jīng)預(yù)處理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL試樣溶液，用1.000×10^-2 mol·L^-1 KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。達到滴定終點時，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL，則殘留物中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)是________________。

Answer 1

【答案】

（1）MnO₂+4H⁺+2Cl^-Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O

（2）平衡壓強 濃硫酸 使SiCl₄冷凝

（3）Al、P、Cl

（4）①否 KMnO₄溶液自身可作指示劑

②4.480%

【解析】（1）A裝置是制備Cl₂的，注意要求寫的是MnO₂與濃鹽酸的“離子方程式”。（2）裝置A中G管的作用是“使分液漏斗與圓底燒瓶壓強保持一致，便于液體順利滴下”，簡單說就是“平衡壓強”。B是除雜裝置，除去Cl₂中的HCl氣體，C就是干燥裝置，干燥Cl₂一般用濃硫酸。由于反應(yīng)溫度是450 ℃～500 ℃，此時SiCl₄是氣體，而題目表格中SiCl₄通常應(yīng)是液態(tài)的，故裝置E中h瓶需要冷卻的理由應(yīng)是便于分離得到SiCl₄。（3）易升華的AlCl₃、FeCl₃、PCl₅都會在精餾后的殘留物中存在，注意要先答上Cl，容易遺漏！（4）①由于紫色的KMnO₄反應(yīng)后顏色會褪去，所以不用滴加指示劑。②根據(jù)KMnO₄的用量計算出Fe²⁺的用量，再算其質(zhì)量分數(shù)，屬于典型的常見計算，略。