Question

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(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖．

相關(guān)信息如下：
①四氯化硅遇水極易水解；
②硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；
③有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：

物質(zhì)	SiCl4	BCl3	AlCl3	FeCl3	PCl5
沸點(diǎn)/℃	57.7	12.8	-	315	-
熔點(diǎn)/℃	-70.0	-107.2	-	-	-
升華溫度/℃	-	-	180	300	162

請(qǐng)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

 

．
（2）裝置A中g(shù)管的作用是

 

，裝置B中的試劑是

 

，裝置C中的試劑是

 

，裝置E中h瓶需要冷卻的理由是

 

．
（3）干燥管F的作用

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：由制備四氯化硅的實(shí)驗(yàn)流程可知，A中發(fā)生二氧化錳與濃鹽酸的反應(yīng)生成氯氣，B中飽和實(shí)驗(yàn)水除去HCl，C裝置中濃硫酸干燥氯氣，D中發(fā)生Si與氯氣的反應(yīng)生成四氯化硅，由信息可知，四氯化硅的沸點(diǎn)低，則E裝置冷卻可收集四氯化硅，F(xiàn)可防止空氣中的水進(jìn)入，最后處理含氯氣的尾氣，以此來解答．

解答： 解：由制備四氯化硅的實(shí)驗(yàn)流程可知，A中發(fā)生二氧化錳與濃鹽酸的反應(yīng)生成氯氣，B中飽和實(shí)驗(yàn)水除去HCl，C裝置中濃硫酸干燥氯氣，D中發(fā)生Si與氯氣的反應(yīng)生成四氯化硅，由信息可知，四氯化硅的沸點(diǎn)低，則E裝置冷卻可收集四氯化硅，F(xiàn)可防止空氣中的水進(jìn)入，最后處理含氯氣的尾氣，
（1）裝置A是氯氣發(fā)生裝置，A中的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）濃鹽酸有揮發(fā)性，故分液漏斗要加蓋，加蓋后如沒有g(shù)管，則鹽酸就不易流下去，g管的作用是平衡壓強(qiáng)，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(chǎn)物SiCl₄沸點(diǎn)低，需要冷凝收集，
故答案為：平衡壓強(qiáng)，使液體順利流出并防止漏氣；飽和食鹽水；濃硫酸；產(chǎn)物SiCl₄沸點(diǎn)低，需要冷凝收集；
（3）四氯化碳遇水極易水解，則干燥管F的作用為防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入E，故答案為：防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入E．

點(diǎn)評(píng)：本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握制備原理及實(shí)驗(yàn)流程中的反應(yīng)、物質(zhì)的性質(zhì)等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)、計(jì)算能力的綜合考查，題目難度不大．