Question

6．单晶硅是信息产业中重要的基础材料．通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450～500℃），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．

相关信息：①四氯化硅遇水极易水解；②SiCl₄沸点为57.7℃，熔点为-70.0℃．请回答：
（1）写出装置A中发生反应的离子方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（2）装置C中的试剂是浓硫酸；装置F的作用是防止空气中的水进入H中；装置E中的h瓶需要冷却的理由是产物SiCl₄沸点低，需要冷凝收集．
（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元素，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滴定．
①反应的离子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
②滴定前是否要滴加指示剂？否（填“是”或“否”），请说明理由KMnO₄溶液的紫红色可指示反应终点．
③滴定前检验Fe³⁺是否被完全还原的实验操作是取少量还原后的溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe³⁺已完全还原．

Answer 1

分析 制备四氯化硅的实验流程：A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应生成氯气，B中饱和实验水除去HCl，C装置中浓硫酸干燥氯气，D中发生Si与氯气的反应生成四氯化硅，由信息可知，四氯化硅的沸点低，则E装置冷却可收集四氯化硅，F可防止空气中的水进入，最后处理含氯气的尾气．
（1）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C中的试剂应该吸收水而不能吸收氯气，用浓硫酸干燥氯气；四氯化硅遇水极易水解，F可防止空气中的水进入；产物SiCl₄沸点低，需要冷凝收集；
（3）①KMnO₄酸性溶液与Fe²⁺反应时被还原为Mn²⁺，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，根据化合价升降法配平即可；
②MnO₄^-转变成Mn²⁺溶液颜色有紫色变成无色，现象明显，无需滴加指示剂；
③Fe³⁺遇硫氰酸根离子会反应生成硫氰酸铁血红色，可用KSCN溶液检验铁离子的存在．

解答 解：（1）装置A是氯气发生装置，A中二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，其离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；
（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，装置C用浓硫酸吸水，四氯化硅遇水极易水解，F可防止空气中的水进入；产物SiCl₄沸点低，需要冷凝收集，
故答案为：浓硫酸；防止空气中的水进入H中；产物SiCl₄沸点低，需要冷凝收集；
（3）①KMnO₄酸性溶液与Fe²⁺反应时被还原为Mn²⁺，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，Mn元素的化合价由+7降到+2，降低5价；Fe元素的化合价由+2升高到+3价，升高1价，最小公倍数为5；再根据质量守恒得到H₂O的系数为4，H⁺的系数为8，离子方程式为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8 H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
②KMnO₄标准溶液本身就是一种指示剂，MnO₄^-转变成Mn²⁺溶液颜色有紫色变成无色，KMnO₄标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定时，不需要指示剂，
故答案为：否；KMnO₄溶液的紫红色可指示反应终点；
③Fe³⁺遇硫氰酸根离子会反应生成硫氰酸铁血红色，证明Fe³⁺的存在．因此取少量还原后的溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe³⁺已完全还原，
故答案为：取少量还原后的溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe³⁺已完全还原．

点评 本题考查制备实验方案的设计，综合了氯气的制法、硅的提纯等实验知识，注意把握制备原理及实验流程中的反应、物质的性质等为解答的关键，侧重分析与实验能力的综合考查，题目难度中等．