Question

【題目】單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。工業(yè)上可用焦炭與二氧化硅的混合物在高溫下與氯氣反應(yīng)生成SiCl4和CO,SiCl4經(jīng)提純后用氫氣還原得高純硅。以下是實(shí)驗(yàn)室制備SiCl4的裝置示意圖。

實(shí)驗(yàn)過程中,石英砂中的鐵、鋁等雜質(zhì)也能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氯化物,SiCl4、AlCl3、FeCl3遇水均易水解,有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表:

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

請回答下列問題:

(1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式: ,裝置D的硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。

(2)裝置C中的試劑是 ; D、E間導(dǎo)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?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),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(shè)】假設(shè)1:只有SO32－;假設(shè)2:既無SO32－也無ClO-;假設(shè)3: 。

【設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】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(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)。請完成下表:

序號	操 作	可能出現(xiàn)的現(xiàn)象	結(jié)論
①	向a試管中滴加幾滴	若溶液褪色	則假設(shè)1成立
		若溶液不褪色	則假設(shè)2或3成立
②	向b試管中滴加幾滴	若溶液褪色	則假設(shè)1或3成立
		若溶液不褪色	則假設(shè)2成立
③	向c試管中滴加幾滴		則假設(shè)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(zhì)凝結(jié)成固體堵塞導(dǎo)管

(3)【提出假設(shè)】只有ClO-

【設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】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?yōu)樗{(lán)色

【解析】(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是MnO2+2Cl-+4H+ Mn2++Cl2↑+2H2O;氯氣經(jīng)過除雜后在D中和SiO2、C在加熱條件下進(jìn)行反應(yīng)生成SiCl4和CO,反應(yīng)的化學(xué)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(zhì)也能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氯化物,若導(dǎo)管較細(xì),雜質(zhì)凝結(jié)成固體會堵塞導(dǎo)管。(3)由假設(shè)1和假設(shè)2得知,要檢測的是SO32－和ClO-,故假設(shè)3為只有ClO-。