Question

【題目】單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅（含鐵、鋁、硫、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。查閱相關(guān)資料獲悉：

a.四氯化硅遇水極易水解；

b.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；

c.有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：

物質(zhì)	SiCl4	AlCl3	FeCl3	PCl5
沸點(diǎn)/℃	57.7	—	315	—
熔點(diǎn)/℃	-70.0	—	—	—
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管的作用是___；裝置C中的試劑是___；裝置E中的h瓶需要冷卻理由是___。

（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、鋁等元素的雜質(zhì)。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)行氧化還原反應(yīng)滴定，錳元素被還原為Mn2+。

①寫出用KMnO4滴定Fe2+的離子方程式：___；

②滴定前是否要滴加指示劑？___（填“是”或“否”），判斷滴定終點(diǎn)的方法是___。

③某同學(xué)稱取5.000g殘留物，預(yù)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-1 KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL，則殘留物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是___。

Answer 1

【答案】MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O 平衡壓強(qiáng)，使液體順利滴下 濃硫酸 使SiCl4冷凝 5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O 否 當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏?/span>KMnO4溶液時(shí)，溶液顏色由無(wú)色變?yōu)樽仙�，�?/span>30秒不褪色 4.480%

【解析】

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，E裝置制取氫氣，F可防止倒吸，最后氫氣還原SiCl4。

（1）裝置A制取氯氣，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；

（2）要使分液漏斗中的液體順利滴下，所以作用是平衡壓強(qiáng)，使液體順利滴下；應(yīng)用四氯化硅遇水極易水解，所以在通入裝置D之前需要，需要干燥處理，即裝置C中的試劑是濃硫酸；SiCl4的熔點(diǎn)較低，所以作用是使SiCl4冷凝；

（3）①酸性高錳酸鉀溶液就有強(qiáng)氧化性，能把亞鐵離子氧化生成鐵離子，反應(yīng)的方程式是5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；

②由于酸性高錳酸鉀溶液，在溶液中顯紫紅色，所以不需要另加指示劑。因此終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏?/span>KMnO4溶液時(shí)，溶液顏色由無(wú)色變?yōu)樽仙�，�?/span>30秒不褪色；

③根據(jù)反應(yīng)式可知，25.00ml溶液中亞鐵離子的物質(zhì)的量是0.0200L×0.01mol/L×5=0.001mol，鐵元素的總質(zhì)量為：4×1×10-3mol×56g·mol-1=2.24×10-1g，鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)×100%=4.480%。