Question

【題目】單晶硅是信息產業中重要的基礎材料。工業上可用焦炭與二氧化硅的混合物在高溫下與氯氣反應生成SiCl4和CO,SiCl4經提純后用氫氣還原得高純硅。以下是實驗室制備SiCl4的裝置示意圖。

實驗過程中,石英砂中的鐵、鋁等雜質也能轉化為相應氯化物,SiCl4、AlCl3、FeCl3遇水均易水解,有關物質的物理常數見下表:

物質	SiCl4	AlCl3	FeCl3
沸點/℃	57.7	—	315
熔點/℃	-70.0	—	—
升華溫度/℃	—	180	300

請回答下列問題:

(1)寫出裝置A中發生反應的離子方程式: ,裝置D的硬質玻璃管中發生主要反應的化學方程式是 。

(2)裝置C中的試劑是 ; D、E間導管短且粗的原因是 。

(3)G中吸收尾氣一段時間后,吸收液中肯定存在OH-、Cl-和SO42－。請設計實驗,探究該吸收液中可能存在的其他酸根離子(忽略空氣中CO2的影響)。

【提出假設】假設1:只有SO32－;假設2:既無SO32－也無ClO-;假設3: 。

【設計方案,進行實驗】可供選擇的試劑有:3 mol/L H2SO4溶液、1 mol/L NaOH溶液、0.01 mol/L KMnO4溶液、溴水、淀粉-KI溶液、品紅溶液等。

取少量吸收液于試管中,滴加3 mol/L H2SO4溶液至溶液呈酸性,然后將所得溶液分置于a、b、c三支試管中,分別進行下列實驗。請完成下表:

序號	操 作	可能出現的現象	結論
①	向a試管中滴加幾滴	若溶液褪色	則假設1成立
		若溶液不褪色	則假設2或3成立
②	向b試管中滴加幾滴	若溶液褪色	則假設1或3成立
		若溶液不褪色	則假設2成立
③	向c試管中滴加幾滴		則假設3成立

Answer 1

【答案】(1)MnO2+2Cl-+4H+ Mn2++Cl2↑+2H2O SiO2+2C+2Cl2 SiCl4+2CO

(2)濃硫酸 防止生成物中的AlCl3、FeCl3等雜質凝結成固體堵塞導管

(3)【提出假設】只有ClO-

【設計方案,進行實驗】①溴水(或0.01 mol/L KMnO4溶液) ②品紅溶液 ③淀粉-KI溶液 若溶液變為藍色

【解析】(1)裝置A中發生反應的離子方程式是MnO2+2Cl-+4H+ Mn2++Cl2↑+2H2O;氯氣經過除雜后在D中和SiO2、C在加熱條件下進行反應生成SiCl4和CO,反應的化學方程式是SiO2+2C+2Cl2 SiCl4+2CO。(2)裝置B、C中分別為飽和食鹽水、濃硫酸,用來除去氯氣中的HCl和水蒸氣;石英砂中的鐵、鋁等雜質也能轉化為相應氯化物,若導管較細,雜質凝結成固體會堵塞導管。(3)由假設1和假設2得知,要檢測的是SO32－和ClO-,故假設3為只有ClO-。