Question

單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用焦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(shí)驗(yàn)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	PCl5
沸點(diǎn)/℃	57.7	12.8	－	315	－
熔點(diǎn)/℃	－70.0	－107.2	－	－	－
升華溫度/℃	－	－	180	300	162

 

請(qǐng)回答下列問(wèn)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(guò)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(hào))。

(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(jìn)行氧化還原滴定，反應(yīng)的離子方程式是：5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O

滴定前是否要滴加指示劑？________(填“是”或“否”)，請(qǐng)說(shuō)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(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL，則殘留物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。

 

Answer 1

(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－ Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O

(2)平衡壓強(qiáng)　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(qiáng)保持一致，便于液體順利滴下”，簡(jiǎn)單說(shuō)就是“平衡壓強(qiáng)”。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(shí)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)根據(jù)已知條件AlCl3、FeCl3、PCl5都會(huì)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溶液反應(yīng)后顏色會(huì)褪去，所以不用滴加指示劑。

②根據(jù)KMnO4的用量計(jì)算出Fe2＋的用量，再算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)，屬于典型的常見計(jì)算，略。