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1.000×10﹣2molL﹣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，使液体顺利流出并防止漏气；浓硫酸；产物SiCl4沸点低，需要冷凝收集
（3）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%；偏低
【解析】解：（1）装置A是氯气发生装置，A中的离子方程式为MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O；所以答案是：MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O；（2）浓盐酸有挥发性，故分液漏斗要加盖，加盖后如没有g管，则盐酸就不易流下去，g管的作用是平衡压强，使液体顺利流出并防止漏气；制得的氯气中含有氯化氢和水，装置B用饱和食盐水除去氯化氢，装置C用浓硫酸吸水；产物SiCl4沸点低，需要冷凝收集；所以答案是：平衡压强，使液体顺利流出并防止漏气；浓硫酸；产物SiCl4沸点低，需要冷凝收集；（3）①用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：5Fe2++MnO4﹣+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，所以答案是：5Fe2++MnO4﹣+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；②MnO4﹣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，判断是否达到滴定终点的方法为：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，所以答案是：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；③利用关系式法计算： 5Fe2+～MnO4﹣4×10﹣3mol 1.000×10﹣2molL﹣1×0.02L×4铁元素的质量为：4×10﹣3mol×56g/mol=2.24×10﹣1g，铁元素的质量分数 ×100%=4.480%，若滴定前平视，滴定后俯视KMnO4液面，导致高锰酸钾的体积变小，测定结果偏低，所以答案是：4.480%；偏低．