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、硫、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。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/℃	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-1 KMnO4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___。

Answer 1

【答案】MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O 平衡压强，使液体顺利滴下 浓硫酸 使SiCl4冷凝 5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O 否 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 4.480%

【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，由信息可知，E装置制取氢气，F可防止倒吸，最后氢气还原SiCl4。

（1）装置A制取氯气，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，铁元素的总质量为：4×1×10-3mol×56g·mol-1=2.24×10-1g，铁元素的质量分数×100%=4.480%。