Question

单晶硅是信息产业中重要的基础材料。工业上可用焦炭与二氧化硅的混合物在高温下与氯气反应生成SiCl₄和CO，SiCl₄经提纯后用氢气还原得高纯硅。以下是实验室制备SiCl₄的装置示意图。

实验过程中，石英砂中的铁、铝等杂质也能转化为相应氯化物，SiCl₄、AlCl₃、FeCl₃遇水均易水解，有关物质的物理常数见下表：

物质	SiCl4	AlCl3	FeCl3
沸点/℃	57.7	－	315
熔点/℃	-70.0	－	－
升华温度/℃	－	180	300

 

请回答下列问题：

（1）写出装置A中发生反应的离子方程式：_____________， 装置D的硬质玻璃管中发生反应的化学方程式是                          。

（2）装置C中的试剂是           ； D、E间导管短且粗的原因是              。

（3）G中吸收尾气一段时间后，吸收液中肯定存在OH^－、Cl^－和SO₄^2-。请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他酸根离子（忽略空气中CO₂的影响）。

【提出假设】假设1：只有SO₃^2-；假设2：既无SO₃^2-也无ClO^－；假设3：       。

【设计方案，进行实验】可供选择的实验试剂有：3 mol/L H₂SO₄、1 mol/L NaOH、0.01 mol/L KMnO₄、溴水、淀粉-KI、品红等溶液。

取少量吸收液于试管中，滴加3 mol/L H₂SO₄至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于a、b、c三支试管中，分别进行下列实验。请完成下表：

序号	操  作	可能出现的现象	结论
①	向a试管中滴加几滴          溶液	若溶液褪色	则假设1成立
若溶液不褪色	则假设2或3成立
②	向b试管中滴加几滴          溶液	若溶液褪色	则假设1或3成立
若溶液不褪色	假设2成立
③	向c试管中滴加几滴          溶液		假设3成立

 

 

Answer 1

【答案】

（1）MnO₂＋2Cl^－＋4H⁺Mn²⁺＋Cl₂↑＋2H₂O ；SiO₂＋2C＋2Cl₂SiCl₄＋2CO

（2）浓硫酸；防止生成物中的AlCl₃、FeCl₃等杂质凝结成固体堵塞导管

（3）【提出假设】假设3：只有ClO^－【设计方案，进行实验】①溴水（或0.01 mol/L KMnO₄溶液）②品红溶液；③淀粉-KI溶液；若溶液变为蓝色

【解析】

试题分析：（1）装置A中发生的反应是用高锰酸钾和浓盐水在加热的条件下制备氯气，其反应离子方程式MnO₂＋2Cl^－＋4H⁺Mn²⁺＋Cl₂↑＋2H₂O；氯气经过除杂后在D中和SiO₂ 与C在加热条件下进行反应生成SiCl₄和CO，反应化学方程式SiO₂＋2C＋2Cl₂SiCl₄＋2CO（2）BC中分别为饱和食盐水和浓硫酸用来除去氯气中的HCl和水蒸气；石英砂中的铁、铝等杂质也能转化为相应氯化物，若导管较细使杂质凝结成固体堵塞导管（3）由假设1和假设2得知，要检测的为SO₃^2-和ClO^－，故假设3为只有ClO^－；又因为SO₃^2-会使KMnO₄和溴水，并不与ClO^－发生反应，故可以用来检测假设1，而均SO₃^2-和ClO^－具有漂白性，会使品红溶液褪色，故可以用来检测假设2；所有试剂中ClO^－可以氧化KI使其生成I₂，在淀粉溶液中显蓝色，可以用来检测假设3。

考点：化学方程式的书写；离子检验与化学实验操作