Question

6．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：①四氯化硅遇水極易水解；②SiCl₄沸點(diǎn)為57.7℃，熔點(diǎn)為-70.0℃．請(qǐng)回答：
（1）寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（2）裝置C中的試劑是濃硫酸；裝置F的作用是防止空氣中的水進(jìn)入H中；裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是產(chǎn)物SiCl₄沸點(diǎn)低，需要冷凝收集．
（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：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
②滴定前是否要滴加指示劑？否（填“是”或“否”），請(qǐng)說明理由KMnO₄溶液的紫紅色可指示反應(yīng)終點(diǎn)．
③滴定前檢驗(yàn)Fe³⁺是否被完全還原的實(shí)驗(yàn)操作是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．

Answer 1

分析 制備四氯化硅的實(shí)驗(yàn)流程：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）二氧化錳和濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水；
（2）裝置C中的試劑應(yīng)該吸收水而不能吸收氯氣，用濃硫酸干燥氯氣；四氯化硅遇水極易水解，F(xiàn)可防止空氣中的水進(jìn)入；產(chǎn)物SiCl₄沸點(diǎn)低，需要冷凝收集；
（3）①KMnO₄酸性溶液與Fe²⁺反應(yīng)時(shí)被還原為Mn²⁺，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺，根據(jù)化合價(jià)升降法配平即可；
②MnO₄^-轉(zhuǎn)變成Mn²⁺溶液顏色有紫色變成無色，現(xiàn)象明顯，無需滴加指示劑；
③Fe³⁺遇硫氰酸根離子會(huì)反應(yīng)生成硫氰酸鐵血紅色，可用KSCN溶液檢驗(yàn)鐵離子的存在．

解答 解：（1）裝置A是氯氣發(fā)生裝置，A中二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，其離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；
（2）濃鹽酸具有揮發(fā)性，加熱促進(jìn)揮發(fā)，導(dǎo)致制取的氯氣中含有氯化氫，為除去氯化氫，裝置B中的試劑應(yīng)該吸收氯化氫而不能吸收氯氣，為飽和食鹽水，裝置C用濃硫酸吸水，四氯化硅遇水極易水解，F(xiàn)可防止空氣中的水進(jìn)入；產(chǎn)物SiCl₄沸點(diǎn)低，需要冷凝收集，
故答案為：濃硫酸；防止空氣中的水進(jìn)入H中；產(chǎn)物SiCl₄沸點(diǎn)低，需要冷凝收集；
（3）①KMnO₄酸性溶液與Fe²⁺反應(yīng)時(shí)被還原為Mn²⁺，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺，Mn元素的化合價(jià)由+7降到+2，降低5價(jià)；Fe元素的化合價(jià)由+2升高到+3價(jià)，升高1價(jià)，最小公倍數(shù)為5；再根據(jù)質(zhì)量守恒得到H₂O的系數(shù)為4，H⁺的系數(shù)為8，離子方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8 H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
②KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液本身就是一種指示劑，MnO₄^-轉(zhuǎn)變成Mn²⁺溶液顏色有紫色變成無色，KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件下進(jìn)行氧化還原滴定時(shí)，不需要指示劑，
故答案為：否；KMnO₄溶液的紫紅色可指示反應(yīng)終點(diǎn)；
③Fe³⁺遇硫氰酸根離子會(huì)反應(yīng)生成硫氰酸鐵血紅色，證明Fe³⁺的存在．因此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，
故答案為：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．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，綜合了氯氣的制法、硅的提純等實(shí)驗(yàn)知識(shí)，注意把握制備原理及實(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)?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度中等．