Question

【題目】單晶硅是信息產業中重要的基礎材料。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)，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。

相關信息如下：
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生成相應的氯化物；
c．有關物質的物理常數見下表：

物 質	SiCl4	BCl3	AlCl3	FeCl3	PCl5
沸點/℃	57.7	12.8	－	315	－
熔點/℃	－70.0	－107.2	－	－	－
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瓶需要冷卻的理由是。
（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，除鐵元素外可能還含有的雜質元素是(填寫元素符號)。
（4）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滴定，反應的離子方程式是：5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
①滴定前是否要滴加指示劑？(填“是”或“否”)，請說明理由。
②某同學稱取5.000g殘留物，經預處理后在容量瓶中配制成100mL溶液，移取25.00mL試樣溶液，用1.000×10－2mol·L－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。

Answer 1

【答案】
（1）MnO2＋4H＋＋2Cl－ Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
（2）平衡壓強；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保持一致，便于液體順利滴下”，簡單說就是“平衡壓強”。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。由于反應溫度是450～500℃，此時SiCl4是氣體，而題目表格中SiCl4通常應是液態的，故裝置E中h瓶需要冷卻的理由應是便于分離得到SiCl4。(3)根據已知條件AlCl3、FeCl3、PCl5都會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溶液反應后顏色會褪去，所以不用滴加指示劑。②根據KMnO4的用量計算出Fe2＋的用量，再算其質量分數，屬于典型的常見計算。