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    高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，是制备半导体的重要材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”．高纯硅通常用以下方法制备：用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含Fe、Al、B、P等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度为450～500℃），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅．图1是实验室制备四氯化硅的装置图．

    相关信息：a．四氯化硅遇水极易水解；b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接化合生成相应的氯化物；c．有关物质的物理常数见下表：
    物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5
    沸点/℃57.712.8-315-
    熔点/℃-70.0-107.2---
    升华温度/℃--180300162
    请回答下列问题：
    （1）仪器e的名称为
     
    ，装置A中f管的作用是
     
    ，其中发生反应的离子方程式为
     
    ．
    （2）装置B中的试剂是
     
    ．
    （3）某学习小组设计了以下两种实验方案：方案甲：g接装置Ⅰ；方案乙：g接装置Ⅱ．但是甲乙两个方案中虚线内装置均有不足之处，请你评价后填写下表．
    方案不足之处
    甲
    乙
    （4）在上述（3）的评价基础上，请设计一个合理方案：
     
    ．
    （5）通过上述合理的装置制取并收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是
     
    （填写元素符号）．
    考点：制备实验方案的设计,硅和二氧化硅
    专题：碳族元素
    分析：（1）仪器e的名称是蒸馏烧瓶，装置A中f管有平衡压强作用，二氧化锰和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯化锰、氯气和水；
    （2）装置B中的试剂应该吸收氯化氢而不能吸收氯气；
    （3）收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置；
    （4）应避免空气中的水蒸气进入装置；
    （5）D中氯气与粗硅反应生成SiCl4，h瓶收集粗产物，精馏粗产品可得高纯度四氯化硅，由表中数据可以看出，蒸出SiCl4气体时，BCl3早已成气体被蒸出，而AlCl3、FeCl3、PCl5升华温度均低于SiCl4．
    解答： 解：（1）仪器e的名称是蒸馏烧瓶，装置A中f管有平衡压强作用，以使液体从分液漏斗中顺利流下，二氧化锰和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯化锰、氯气和水，离子方程式为MnO2+4H++2Cl-
      △  
    .
     
    Mn2++Cl2↑+2H2O，
    故答案为：蒸馏烧瓶；平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下；MnO2+4H++2Cl-
      △  
    .
     
    Mn2++Cl2↑+2H2O；
    （2）浓盐酸具有挥发性，加热促进挥发，导致制取的氯气中含有氯化氢，为除去氯化氢，装置B中的试剂应该吸收氯化氢而不能吸收氯气，为饱和食盐水，
    故答案为：饱和食盐水；
    （3）四氯化硅在常温下易液化，如果收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置，故答案为：
    方案优点缺点
    甲①收集产品的导管粗，不会堵塞导管
    ②冷凝产品，减少产品损失    		①空气中的水蒸气进入产品收集装置，使四氯化硅水解
    ②尾气没有处理，污染环境
    乙①有尾气处理装置，注重环保
    ②避免空气中的水蒸气进入装置    		①产品易堵塞导管
    ②没有冷凝装置，产品易损失
    ；
    （4）应避免空气中的水蒸气进入装置，在装置Ⅰ的i处接干燥管j，故答案为：在装置Ⅰ的i处接干燥管j；
    （5）D中氯气与粗硅反应生成SiCl4，h瓶收集粗产物，精馏粗产品可得高纯度四氯化硅，由表中数据可以看出，蒸出SiCl4气体时，BCl3早已成气体被蒸出，而AlCl3、FeCl3、PCl5升华温度均低于SiCl4，所以当SiCl4蒸出后，而AlCl3、FeCl3、PCl5还为固体留在瓶里，故答案为：Al、P．
    点评：本题以硅、二氧化硅为载体考查了实验方案制备，明确反应原理是解本题关键，再结合物质的性质、环境保护、实验设计等知识点来分析解答，题目难度中等．
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：

    工业上常用还原沉淀法处理含铬废水（Cr2O72-和CrO42-），其流程为：
    已知：CrO
     
    2-
    4
    H+
    ①转化
    Cr2O
     
    2-
    7
    Fe2+
    ②还原
    Cr3+
    OH-
    ③沉淀
    Cr（OH）3↓
    （1）步骤①中存在平衡：2CrO42-（黄色）+2H+?Cr2O42-（橙色）+H2O
    （2）步骤③生成的Cr（OH）3，在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH）3（s）?Cr3+（aq）+3OH-（aq）
    （3）常温下，Cr（OH）3的溶度积Ksp=10-32；且当溶液中离子浓度小于10-5mol?L-1 时可视作该离子不存下列有关说法中，正确的是（　　）
    A、步骤①中加酸，将溶液的pH 调节至2，溶液显黄色，CrO42-离子浓度增大
    B、步骤①中当2v（CrO42-）=v（Cr2O72-）时，说明反应2CrO42-（黄色）+2H+?Cr2O72-（橙色）+H2O达到平衡状态
    C、步骤②中，若要还原1mol Cr2O72-离子，需要12mol （NH4）2Fe（SO4）2?6H2O
    D、步骤③中，当将溶液的pH调节至6 时，则可认为废水中的铬已除尽

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    已知下热化学方程式：
    ①H2（g）+
    1
    2
    O2（g）=H2O（l）△H1=-285.8kJ/mol
    ②H2（g）+
    1
    2
    O2（g）=H2O（g）△H2=-241.8kJ/mol
    ③C（s）+
    1
    2
    O2 （g）=CO（g）△H3=-110.5kJ/mol
    ④C（s）+O2（g）=CO2（g）△H4=-393.5kJ/mol
    回答下列问题：
    （1）比较△H1，△H2，△H3，△H4的大小
     

    （2）上述反应中属于放热的是
     

    （3）H2的燃烧热为
     
    ，C的燃烧热为
     

    （4）燃烧10g H2生成液态水，放出的热量为
     

    （5）CO的燃烧热为
     
    ，其热化学方程式为
     

    （6）分别燃烧1mol C，H2，CO；充分燃烧后它们放出的热量分别为Q1，Q2，Q3试比较Q1，Q2，Q3的大小
     
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    卟吩易与金属离子配位形成金属配合物，卟吩可由甲醛（HCHO）与吡咯[结构式如图（a）所示]合成．
    （1）甲醛分子中碳原子轨道杂化类型为
     
    ，HCHO空间构型为
     
    （用文字描述）．
    （2）1mol吡咯中σ键数目为
     
    ．
    （3）卟吩分子内存在氢键，在图（b）中用（…）画出氢键结构．
    （4）卟吩铜是一种配合物．
    ①Cu2+基态时核外电子排布式为
     
    ．
    ②在图（c）中画出卟吩铜中Cu2+与N原子间的化学键．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    海水占地球总储水量的97.2%．若把海水淡化和化工生产结合起来，既可以解决淡水资源缺乏的问题，又可以充分利用海洋资源．
    （1）多级闪蒸法是目前“海水淡化”的主要技术．该法是在一定条件下将海水变成蒸汽，蒸汽经过冷却而得高纯度淡水．由此可判断多级闪蒸法是
     
    （填“物理变化”或“化学变化”）．
    （2）利用海水晒盐的原理是
     
    ；分离食盐晶体后的母液中含有KCl、MgCl2，经过分离、提纯后，可用于
     
    ．
    （3）“氯碱工业”利用电解饱和食盐水制得重要化工产品．在氯碱工业中，隔膜法电解（如图甲所示）工艺逐渐被离子交换膜电解（如图乙所示）技术取代．

    ①写出两电极的反应式：阳极
     
    ，阴极
     
    ．
    ②石棉隔膜的作用是
     
    ．离子交换膜电解槽中⑥、⑦分别是
     
    、
     
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    200mL密度为1.1g/cm3的H2SO4，质量分数为49%，跟Zn完全反应．计算：
    （1）H2SO4物质的量浓度？
    （2）生成多少氢气（标准状况）？
    （3）生成ZnSO4溶液，将此溶液稀释成0.50L．求此溶液物质的量浓度？

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    在一定条件下，Fe3O4+4CO═3Fe+4CO2反应中，
     
    是氧化剂，
     
    发生氧化反应，
     
    元素被还原，
     
    是还原产物．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    用1L1.0mol/L的KOH溶液吸收SO2气体17.92L（标准状况），所的溶液中SO32-和HSO3-的物质的量之比为
     
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    粗略测定草木灰中碳酸钾的含量并检验钾元素的存在，图示中涉及的对应操作不规范的是（　　）
    A、
    称量
    B、
    溶解
    C、
    蒸发
    D、
    焰色反应

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