Question

（14分）单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硫、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450-500°C），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。查阅相关资料获悉： a.四氯化硅遇水极易水解；

b.铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；

c.有关物质的物理常数见下表：

物质	SiCl4	AlCl3	FeCl3	PCl5
沸点/℃[来源:]	57.7	—	315	—
熔点/℃	－70.0	—	—	—
升华温度/℃	—	180	300	162

请回答下列问题：

（1）写出装置A中发生反应的离子方程式                                 。

（2）装置A中g管的作用是                   ；装置C中的试剂是              ；装置E中的h瓶需要冷却理由是                  。

（3）装置E中h瓶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，含有铁、铝等元素的杂质。为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe²⁺ ，再用KMnO₄标准溶液在酸性条件下进行氧化还原反应滴定，锰元素被还原为Mn²⁺。

①写出用KMnO₄滴定Fe²⁺的离子方程式：                                      ；

②滴定前是否要滴加指示剂？         （填“是”或“否”），判断滴定终点的方法是                                                           。

③某同学称取5.000g残留物，预处理后在容量瓶中配制成100ml溶液，移取25.00ml试样溶液，用1.000×10^-2mol· L^-1KMnO₄标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00ml,则残留物中铁元素的质量分数是               。若滴定前平视，滴定后俯视KMnO₄液面，对测定结果有何影响           （填“偏高”、“偏低”、或“无影响”）

 

Answer 1

【答案】

（1）MnO₂+4H⁺+2Cl^-Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O

（2）平衡压强，使液体顺利滴下；浓硫酸；使SiCl₄冷凝

（3）①5Fe²⁺+MnO₄^-+8H+=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O

②否（1分）；当滴入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液颜色由无色变为紫色，且30秒不褪色；（2分）③4.480% ；偏低（各2分）

【解析】（1）装置A是制取氯气的，所以发生反应的离子方程式是

MnO₂+4H⁺+2Cl^-Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O。

（2）要使分液漏斗中的液体顺利滴下，所以作用是平衡压强，使液体顺利滴下；应用四氯化硅遇水极易水解，所以在通入装置D之前需要，需要干燥处理，即装置C中的试剂是浓硫酸；SiCl₄的熔点较低，所以作用是使SiCl₄冷凝。

（3）①酸性高锰酸钾溶液就有强氧化性，能把亚铁离子氧化生成铁离子，反应的方程式是5Fe²⁺+MnO₄^-+8H+=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O。

②由于酸性高锰酸钾溶液，在溶液中显紫红色，所以不需要另加指示剂。因此终点时的现象是当滴入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液颜色由无色变为紫色，且30秒不褪色。

③根据反应式可知，25.00ml溶液中亚铁离子的物质的量是0.0200L×0.01mol/L×5＝0.001mol，所以残留物中铁元素的质量分数是；若滴定前平视，滴定后俯视KMnO₄液面，则消耗高锰酸钾溶液的体积减少，则测定结果偏低。