题目内容
高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，是制备半导体的重要材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。高纯硅通常用以下方法制备：用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含Fe、Al、B、P等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度为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图。
相关信息：a．四氯化硅遇水极易水解；b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接化合生成相应的氯化物；c．有关物质的物理常数见下表：
| 物质 | SiCl4 | BCl3 | AlCl3 | 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）仪器e的名称为 ，装置A中f管的作用是 ，其中发生反应的离子方程式为 。
（2）装置B中的试剂是 。
（3）某学习小组设计了以下两种实验方案：方案甲：g接装置Ⅰ；方案乙：g接装置Ⅱ。但是甲乙两个方案中虚线内装置均有不足之处，请你评价后填写下表。
| 方案 | 不足之处 |
| 甲 | |
| 乙 | |
（4）在上述（3）的评价基础上，请设计一个合理方案： 。
（5）通过上述合理的装置制取并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）。
（1）蒸馏（具支）烧瓶（1分）；平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下（2分）
MnO2＋4H＋＋2Cl－
Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑（2分） （2）饱和食盐水（1分） （3）方案 不足之处 甲 ①空气中的水蒸气进入产品收集装置，使产品水解；②没有尾气处理，氯气
会污染空气（2分）乙 ①收集产品的导管太短，易堵塞；②没有冷凝装置，产品易损失（2分）
（4）在装置I的i处连接干燥管j（2分） （5）Al、P、Cl（3分）
解析试题分析：（1）根据仪器的结构可知，仪器e是蒸馏（具支）烧瓶。f管是将分液漏斗与烧瓶相连，则它们中的压强是相等的，这样便于分液漏斗中的盐酸能顺利滴下。装置A是制备氯气的，实验室用浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下制取氯气，因此该反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑。
（2）由于浓盐酸易挥发，因此生成的氯气中含有氯化氢，对后续的实验造成干扰，需要除去氯化氢，因此装置B中的试剂是饱和食盐水，用来除去氯气中的氯化氢气体。
（3）由于SiCl4的沸点很低，只有57.7℃，而反应的温度达几百度，故需要冷凝收集。又因为四氯化硅极易水解，而甲方案中g接装置Ⅰ，h与空气直接相连，则空气中的水蒸气进入产品收集装置，使产品水解；另外氯气有毒，需要尾气处理，而甲方案中没有尾气处理，氯气会污染空气；在乙方案中g接装置Ⅱ，由于四氯化硅冷凝后变为固体，易堵塞导管口。另外没有冷凝装置，产品易损失。
（4）由于四氯化硅易水解，因此需要有干燥装置，所以在方案甲的基础上在装置I的i处连接干燥管j即可。
（5）从物质的物理性质表可发现，AlCl3、FeCl3和PCl5均易升华，故精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是还应还有Al、P、Cl元素。
考点：考查四氯化硅制备实验的方案设计与评价
碳铵是一种较常使用的化肥，它在常温下易分解。某化学兴趣小组对碳铵的成分存在疑问，进行了如下探究。
【定性实验】检验溶液中的阴、阳离子。
取少量固体放入试管中，加入盐酸，把生成的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成。再另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，石蕊试纸变蓝色。
（1）根据实验现象，推测碳铵中所含有阴离子可能是 和 。
（2）据实验现象，碳铵与足量NaOH溶液加热反应的离子方程式可能是 。
【定量实验】测定碳铵中C元素和N元素质量比。
该兴趣小组准确称取ag碳铵，加热使之分解，并把产物通入碱石灰中，如下图所示。
（1）碳铵固体应放在 中进行加热。
| A．试管 | B．蒸发皿 | C．烧瓶 | D．坩埚 |
A B C D
（3）若灼烧后没有固体残余，称量U形管在实验前后的质量差为bg。由此测得N元素的质量是 g。
（4）为了测定碳铵中碳元素的质量，他们设计的实验方案是将ag碳铵完全溶解于水，加入过量BaCl2，然后测定生成沉淀质量。请你评价该方案是否合理。 （填“合理”“不合理”），理由是 。
（13分）某化学兴趣小组的同学用下图所示实验装置进行实验研究(图中a、b、c表示止水夹)，请对其方案进行完善或评价。
（1）实验室将B、C、E相连后，以浓盐酸和 为原料可制取Cl2。
（2）利用实验室常用方法制取氯气，将A、C、E相连，在丙中加入适量水，即可制得氯水．将所得氯水分为两份，进行Ⅰ、Ⅱ两个实验，实验操作如下，将现象①填入下表：
| 实验 序号 | 实验操作 | 现象 |
| Ⅰ | 将氯水滴入品红溶液 | ① |
| Ⅱ | 氯水中加入碳酸氢钠粉末 | 有无色气泡产生 |
②请你评价:
实验Ⅱ推出相应的结论是氯气与水反应的产物具有酸性，是否合理？ ________________若不合理，请说明理由（若合理，无需填写）：________________________________________。
（3） A、C、E相连，可设计一个简单的实验，以验证Cl－和Br－的还原性强弱，C中应放入的试剂是 。
（4） B、D、E装置相连后，在B中盛装浓硝酸和铜片，可制得NO2，欲用D装置验证NO2与水的反应，其操作步骤为：先关闭止水夹________，再打开止水夹c，双手紧握(或微热)试管丁，使试管中气体逸出，NO2与水接触后观察到的现象是 。
三氯化磷（PCl3）是一种重要的有机合成催化剂。实验室常用红磷与干燥的Cl2制取PCl3，装置如下图所示。
已知：红磷与少量Cl2反应生成PCl3，与过量Cl2反应生成PCl5。PCl3遇O2会生成POCl3(三氯氧磷)， POCl3溶于PCl3，PCl3遇水会强烈水解生成H3PO3和HCl。PCl3、POCl3的熔沸点见下表。
| 物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ |
| PCl3 | -112 | 75.5 |
| POCl3 | 2 | 105.3 |
（1）B中所装试剂是 ，F中碱石灰的作用是 。
（2）实验时，检查装置气密性后，向D装置的曲颈甑中加入红磷，打开K3通入干燥的CO2，一段时间后，关闭K3，加热曲颈甑至上部有黄色升华物出现时通入氯气，反应立即进行。通干燥CO2的作用是 ，
（3）实验制得的粗产品中常含有POCl3、PCl5等。加入红磷加热除去PCl5后，通过 （填实验操作名称），即可得到较纯净的PCl3。
（4）C装置中的K1、K2的设计也出于类似的目的，为了达到这一实验目的，实验时与K1、K2有关的操作是 。
（5）实验后期关闭K1，打开K2，将气体通入C装置中发生反应，反应后的溶液为X。某同学设计实验来确定溶液X中含有的某些离子，请补充完成实验步骤和现象。
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| ① | | 溶液X中含有Na+ |
| ② | | 溶液X中含有Cl- |
（5）玻璃管之间的连接需要用到胶皮管，连接的方法是：先把 ，然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管。甲同学将装置A的示意图画成右图，该示意图中明显的错误是 。
柴达木盆地以青藏高原“聚宝盆”之誉蜚声海内外，它有富足得令人惊讶的盐矿资源。液体矿床以钾矿为主，伴生着镁、溴等多种矿产。某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液（富含K+、Mg2+、Br一、SO42一、Cl一等），来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴（Br2），他们设计了如下流程：
请根据以上流程，回答相关问题：
（1）操作②的所需的主要仪器是 。
（2）参照下图溶解度曲线，得到的固体A的主要成分是 （填化学式）。
（3）同学甲提出一些新的方案，对上述操作②后无色溶液进行除杂提纯，其方案如下：
【有关资料】
| 化学式 | BaCO3 | BaSO4 | Ca（OH）2 | MgCO3 | Mg（OH）2 |
| Ksp | 8.1×10一9 | 1.08×10一10 | 1.0×10一4 | 3.5×10一5 | 1.6×10一11 |
【设计除杂过程】
a、已知试剂B是K2CO3溶液，则溶液A的主要成分是 （填化学式）。
【获取纯净氯化钾】
b、对溶液B加热并不断滴加l mol· L－1的盐酸溶液，同时用pH试纸检测溶液，直至pH=5时停止加盐酸，得到溶液C。该操作的目的是 。将溶液C倒入蒸发皿中，加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌，直到出现较多晶体时，停止加热。
【问题讨论】
c、进行操作⑤中控制溶液pH=12可确保Mg2+除尽，根据提供的数据计算，此时溶液B中Mg2+物质的量浓度为 。
