Question

【題目】單晶硅是信息產業中重要的基礎材料．通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅（含鐵、鋁、硫、磷等雜質），粗硅與氯氣反應生成四氯化硅（反應溫度450﹣500℃），四氯化硅經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．
查閱相關資料獲悉：
a．四氯化硅遇水極易水解；
b．鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應生成相應的氯化物；
c．有關物質的物理常數見下表：

物質	SiCl4	AlCl3	FeCl3	PCl5
沸點/℃	57.7	﹣	315	﹣
熔點/℃	﹣70.0	﹣	﹣	﹣
升華溫度/℃	﹣	180	300	162

請回答下列問題：
（1）寫出裝置A中發生反應的離子方程式 ．
（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瓶需要冷卻理由是 ．
（3）裝置E中h瓶收集到的粗產物可通過精餾（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、鋁等元素的雜質．為了分析殘留物中鐵元素的含量，先將殘留物預處理，使鐵元素還原成Fe2+ ， 再用KMnO4標準溶液在酸性條件下進行氧化還原反應滴定，錳元素被還原為Mn2+ ． ①寫出用KMnO4滴定Fe2+的離子方程式：；
②滴定前是否要滴加指示劑？（填“是”或“否”），判斷滴定終點的方法是 ．
③某同學稱取5.000g殘留物，預處理后在容量瓶中配制成100ml溶液，移取25.00ml試樣溶液，用1.000×10﹣2molL﹣1KMnO4標準溶液滴定．達到滴定終點時，消耗標準溶液20.00ml，則殘留物中鐵元素的質量分數是 ． 若滴定前平視，滴定后俯視KMnO4液面，對測定結果有何影響（填“偏高”、“偏低”、或“無影響”）

Answer 1

【答案】
（1）MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O
（2）平衡壓強，使液體順利流出并防止漏氣；濃硫酸；產物SiCl4沸點低，需要冷凝收集
（3）5Fe2++MnO4﹣+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；否；當滴入最后一滴KMnO4溶液時，溶液顏色由無色變為紫色，且30秒不褪色；4.480%；偏低
【解析】解：（1）裝置A是氯氣發生裝置，A中的離子方程式為MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O；所以答案是：MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O；（2）濃鹽酸有揮發性，故分液漏斗要加蓋，加蓋后如沒有g管，則鹽酸就不易流下去，g管的作用是平衡壓強，使液體順利流出并防止漏氣；制得的氯氣中含有氯化氫和水，裝置B用飽和食鹽水除去氯化氫，裝置C用濃硫酸吸水；產物SiCl4沸點低，需要冷凝收集；所以答案是：平衡壓強，使液體順利流出并防止漏氣；濃硫酸；產物SiCl4沸點低，需要冷凝收集；（3）①用KMnO4標準溶液在酸性條件下進行氧化還原滴定，反應的離子方程式是：5Fe2++MnO4﹣+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，所以答案是：5Fe2++MnO4﹣+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；②MnO4﹣轉變成Mn2+溶液顏色有紫色變成無色，KMnO4標準溶液在酸性條件下進行氧化還原滴定時，不需要指示劑，判斷是否達到滴定終點的方法為：當滴入最后一滴KMnO4溶液時，溶液顏色由無色變為紫色，且30秒不褪色，所以答案是：否；當滴入最后一滴KMnO4溶液時，溶液顏色由無色變為紫色，且30秒不褪色；③利用關系式法計算： 5Fe2+～MnO4﹣4×10﹣3mol 1.000×10﹣2molL﹣1×0.02L×4鐵元素的質量為：4×10﹣3mol×56g/mol=2.24×10﹣1g，鐵元素的質量分數 ×100%=4.480%，若滴定前平視，滴定后俯視KMnO4液面，導致高錳酸鉀的體積變小，測定結果偏低，所以答案是：4.480%；偏低．