Question

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                                          。
（2）装置C中的试剂是             ；装置F的作用是                            ；
装置E中的h瓶需要冷却的理由是                                            。
（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Fe^2＋,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：                                                       。
②滴定前是否要滴加指示剂？    （填“是”或“否”），请说明理由                  。
③滴定前检验Fe^3＋是否被完全还原的实验操作是                                 。

Answer 1

（1）MnO₂+4H⁺+2Cl^- Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O（2分）
（2）浓硫酸（2分）；
防止空气中的水进入H中；产物SiCl₄沸点低，需要冷凝收集（2分）
（3）①5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O（2分）
②否；KMnO₄溶液的紫红色可指示反应终点；（2分）
③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（2分）

试题分析：（1）装置A为制取氯气的装置，所以发生的离子反应方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^- Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）装置B为除去氯气中的氯化氢，所以装置C中的试剂是浓硫酸，干燥氯气；四氯化硅遇水易水解，所以装置F的作用是防止空气中的水进入H中；产物SiCl₄沸点低，需要冷凝收集，所以h瓶需要冷却；
（3）①亚铁离子与酸性高锰酸钾反应被氧化成铁离子，高锰酸钾被还原成锰离子，离子方程式为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
②滴定前不用加任何指示剂，因为高锰酸钾溶液本身为紫红色溶液，可用高锰酸钾溶液的颜色判断反应终点；
③Fe³⁺的检验通常用KSCN溶液，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。