Question

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SO₄^2-。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SO₃^2-；假設2：既無SO₃^2-也無ClO^－；假設3：       。

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

取少量吸收液于試管中，滴加3 mol/L H₂SO₄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          溶液	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          溶液	若溶液褪色	則假設1或3成立
若溶液不褪色	假設2成立
③	向c試管中滴加幾滴          溶液		假設3成立

 

 

Answer 1

【答案】

（1）MnO₂＋2Cl^－＋4H⁺Mn²⁺＋Cl₂↑＋2H₂O ；SiO₂＋2C＋2Cl₂SiCl₄＋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】假設3：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】

試題分析：（1）裝置A中發生的反應是用高錳酸鉀和濃鹽水在加熱的條件下制備氯氣，其反應離子方程式MnO₂＋2Cl^－＋4H⁺Mn²⁺＋Cl₂↑＋2H₂O；氯氣經過除雜后在D中和SiO₂ 與C在加熱條件下進行反應生成SiCl₄和CO，反應化學方程式SiO₂＋2C＋2Cl₂SiCl₄＋2CO（2）BC中分別為飽和食鹽水和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，若導管較細使雜質凝結成固體堵塞導管（3）由假設1和假設2得知，要檢測的為SO₃^2-和ClO^－，故假設3為只有ClO^－；又因為SO₃^2-會使KMnO₄和溴水，并不與ClO^－發生反應，故可以用來檢測假設1，而均SO₃^2-和ClO^－具有漂白性，會使品紅溶液褪色，故可以用來檢測假設2；所有試劑中ClO^－可以氧化KI使其生成I₂，在淀粉溶液中顯藍色，可以用來檢測假設3。

考點：化學方程式的書寫；離子檢驗與化學實驗操作