Question

【题目】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、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。

相关信息如下：

a.四氯化硅接触水会发生化学反应；

b.硼、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	BC13	A1C13	FeCl3	PCl5
沸点/℃	57.7	12.8	－	315	－
熔点/℃	-70.0	-107.2	－	－	－
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：___________，D中发生反应的化学方程式___________。

（2）A中g管的作用是__________________，装置C中的试剂是___________，作用是___________。

（3）装置E中的h瓶需要冷却的理由是______________________。

（4）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，除铁元素外可能还含有的杂质元素是___________（填写元素符号）。

（5）过量的氯气可以用石灰乳来处理，请写出该反应的化学方程式_____________________。

Answer 1

【答案】MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O 2Cl2+SiSiCl4 平衡气压 浓硫酸 干燥氯气 四氯化硅沸点低，需要冷凝收集 Al、P 2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

【解析】

由制备四氯化硅的实验流程可知，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，E装置收集四氯化硅，F装置吸收空气中的水蒸气，防止四氯化硅接触水会发生化学反应，据此解答。

（1）装置A制备氯气，实验室利用浓盐酸和二氧化锰加热制备氯气，则其中发生反应的离子方程式为MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O，D中发生Si与氯气的反应生成四氯化硅，则D中发生反应的化学方程式为2Cl2+SiSiCl4。

（2）A中g管可以使内外压强相等，便于液体顺利流下；生成的氯气中混有氯化氢和水蒸气，首先利用饱和食盐水除去氯化氢，最后干燥氯气，则装置C中的试剂是浓硫酸，作用是干燥氯气。

（3）根据表中数据可知四氯化硅沸点低，因此装置E中的h瓶需要冷却的理由是冷凝收集四氯化硅。

（4）根据表中数据可知BCl3、FeCl3、PCl5的熔点很低，则精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是B、P。

（5）过量的氯气可以用石灰乳来处理，该反应的化学方程式为2Cl2+2Ca（OH）2＝CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O。