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；②SiCl4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＋是否被完全還原的實驗操作是__________________________________。

Answer 1

【答案】MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O濃硫酸防止空氣中的水進(jìn)入H中產(chǎn)物SiCl4沸點低，需要冷凝收集5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O否KMnO4溶液的紫紅色可指示反應(yīng)終點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

【解析】

制四氯化硅是由粗硅與Cl2反應(yīng)得到的，所以必須先制得Cl2，因SiCl4極易水解，所以Cl2須干燥，再根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析提純SiCl4的方法。

（1）裝置A是制取氯氣的，所以發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。（2）四氯化硅遇水極易水解，所以和二氧化硅反應(yīng)的氯氣必須是干燥的，則在氯氣通入裝置D之前需要干燥處理，即裝置C中的試劑是濃硫酸，同樣原因裝置F中的堿石灰防止空氣中的水進(jìn)入H中，同時起到吸收過量氯氣，防止氯氣污染環(huán)境的作用；SiCl4的熔點較低，所以作用是使SiCl4冷凝。（3）①酸性高錳酸鉀溶液就有強(qiáng)氧化性，能把亞鐵離子氧化生成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式是5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；②由于酸性高錳酸鉀溶液，在溶液中顯紫紅色，所以不需要另加指示劑。因此終點時的現(xiàn)象是當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO4溶液時，溶液顏色由無色變?yōu)樽仙�，�?0秒不褪色；③若Fe3+被完全還原，溶液中就不存在Fe3+，滴加KSCN溶液，溶液不會變紅色。