Question

（14分）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°C），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)/℃[來源:]	57.7	—	315	—
熔點(diǎn)/℃	－70.0	—	—	—
升華溫度/℃	—	180	300	162

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                                 。

（2）裝置A中g(shù)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^-1KMnO₄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               。若滴定前平視，滴定后俯視KMnO₄液面，對(duì)測定結(jié)果有何影響           （填“偏高”、“偏低”、或“無影響”）

 

Answer 1

【答案】

（1）MnO₂+4H⁺+2Cl^-Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O

（2）平衡壓強(qiáng)，使液體順利滴下；濃硫酸；使SiCl₄冷凝

（3）①5Fe²⁺+MnO₄^-+8H+=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O

②否（1分）；當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄溶液時(shí)，溶液顏色由無色變?yōu)樽仙�，�?0秒不褪色；（2分）③4.480% ；偏低（各2分）

【解析】（1）裝置A是制取氯氣的，所以發(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)稳胱詈笠坏蜬MnO₄溶液時(shí)，溶液顏色由無色變?yōu)樽仙�，�?0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，所以殘留物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是；若滴定前平視，滴定后俯視KMnO₄液面，則消耗高錳酸鉀溶液的體積減少，則測定結(jié)果偏低。