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.粗硅与氯气反应生成四氯化硅.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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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备，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）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

练习册系列答案

相关题目

如图是某研究性学习小组设计的SO₂与Na₂O₂反应的探究装置．

（1）实验开始时，打开旋塞K，通入N₂排尽整套装置中的空气，关闭旋塞K。点燃酒精灯，A中反应的化学方程式是           。
（2）B装置的作用是          。
（3）反应过程中，观察到：A中出现黑色不溶物；C中固体由淡黄色逐渐至完全转化为白色；若将带火星木条伸入D试管口内，火星显得更明亮。
①停止加热后，再通入N₂至整套装置冷却，其目的是          。
②取少量C中白色固体，溶于蒸馏水得无色溶液W 。若向W中滴加几滴酸性KMnO₄溶液，振荡，紫色褪去；若向W中加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，出现大量白色沉淀；则说明C中白色固体有        。
③D装置中发生反应的离子方程式是        。
④过滤出A装置中的黑色不溶物，洗涤后将其溶于浓硝酸，得到蓝色溶液并产生红棕色气体；向蓝色溶液中滴加BaCl₂溶液，产生白色沉淀；则黑色物质可能是___________。
a．Cu        b． CuO          c．CuS            d．Cu₂S

某化学兴趣小组为探究SO₂的性质，按下图所示装置进行实验。

已知：Na₂SO₃＋H₂SO₄(浓)Na₂SO₄＋SO₂↑＋H₂O
请回答下列问题：
（1）装置A中盛放浓硫酸的仪器名称是                      。
（2）实验过程中，C中的现象是                               ，说明SO₂具有      性。
（3）实验过程中，观察到装置B中出现了明显的白色沉淀。为探究该白色沉淀的成分，该小组同学进行了如下实验：

根据实验事实判断该白色沉淀的成分是              （填化学式），产生该白色沉淀的原因可能是            （填字母编号）。
a．BaSO₃既不溶于水也不溶于酸
b．BaCl₂溶液中可能溶解有氧气
c．BaCl₂溶液中可能混有NaOH
d．由A制得的SO₂气体中可能混有氧气
（4）如果将装置A中的浓H₂SO₄换作浓HNO₃，对此实验是否有影响并明理由                                                                                   。

某同学拟定了以下实验方案，来确定一批合金废料的成分并加以回收利用。

请回答下列问题：
（1）从上述信息可确定该合金中一定含有Fe和____（填化学式）。
（2）“试剂a”是一种不引入杂质的绿色氧化剂，该氧化剂的化学式为____；滤渣D、稀硫酸和试剂a总反应的化学方程式为     。
（3）若反应①产生的气体是H₂，则验证滤液A只含NaAlO₂、不含Na₂SiO₃的方法是：取少量滤液A于试管中，滴加                      。
Na₂SiO₃溶液与过量的CO₂反应的离子方程式为                                            。
（4）取质量均为13．2g的滤渣B四份，分别加入相同浓度，不同体积的稀HNO₃充分反应，标准状况下所生成的NO（设还原产物只有一种）体积与剩余固体金属的质量如下表：

实验编号	①	②	③	④
稀HNO₃体积(mL)	100	200	300	400
剩余金属质量(g)	9．0	4．8	0	0
NO体积(L,标况)	1．12	2．24	3．36	4．48

①实验①最先溶解的金属发生反应的化学方程式是。
②滤渣B中Fe的质量分数为____%（精确到0．1%）。

某化学兴趣小组为探究SO₂的性质，按下图所示装置进行实验。

已知：Na₂SO₃＋H₂SO₄(浓)Na₂SO₄＋SO₂↑＋H₂O
请回答下列问题：
（1）装置A中盛放浓硫酸的仪器名称是                      。
（2）实验过程中，C中的现象是               ，说明SO₂具有      性。
（3）实验过程中，观察到装置B中出现了明显的白色沉淀。为探究该白色沉淀的成分，该小组同学进行了如下实验：

根据实验事实判断该白色沉淀的成分是      （填化学式），产生该白色沉淀的原因可能是      （填字母编号）。
a．BaSO₃既不溶于水也不溶于酸
b．BaCl₂溶液中可能溶解有氧气
c．BaCl₂溶液中可能混有NaOH
d．由A制得的SO₂气体中可能混有氧气
（4）写出B中产生白色沉淀的离子方程式为：____________________________
（5）如果将装置A中的浓H₂SO₄换作浓HNO₃，对此实验是否有影响并明理由                                                            。

某化学兴趣小组为探究SO₂的性质，按下图所示装置进行实验。
请回答下列问题：

（1）装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是___________，其中发生反应的化学方程式为_____________________________________________；
（2）实验过程中，装置B、C中发生的现象分别是___________、_____________，这些现象分别说明SO₂具有的性质是_________和___________；配平下面离子方程式：
□SO₂＋□＋□H₂O＝□＋□＋□H^＋；
（3）装置D的目的是探究SO₂与品红作用的可逆性，请写出实验操作及现象______________________；
（4）尾气可采用____________________溶液吸收。

为探究亚硫酸钠的热稳定性，某研究性学习小组将无水亚硫酸钠隔绝空气加
热，并利用受热后的固体试样和下图所示的实验装置进行实验。请回答下列有关问题：

（1）查阅资料：无水亚硫酸钠隔绝空气受热到600℃才开始分解，且分解产物只有硫化钠
和另外一种固体。如果加热温度低于600℃，向所得冷却后固体试样中缓缓滴加稀盐酸至
足量，在滴加稀盐酸的整个过程中的物质的量浓度变化趋势为     ；
（2）如果加热温度为700℃，向所得冷却后固体试样中缓缓滴加稀盐酸至足量，观察到烧瓶中出现淡黄色沉淀，且有大量气泡产生，则反应生成淡黄色沉淀的离子方程式为                   ；此时在B、C两装置中可能观察到的现象为                           。
（3）在（2）中滴加足量盐酸后，烧瓶内除外，还存在另一种浓度较大的阴离子。为检验该阴离子，先取固体试样溶于水配成溶液。以下是检验该阴离子的两种实验方案你认为合理的方案是              （填“甲”或“乙”），请说明另一方案不合理的原因                                      。
方案甲：取少量试样溶液于试管中，先加稀，再加溶液，有白色沉淀生成，证明该离子存在。
方案乙：取少量试样溶液于试管中，先加稀HCl，再加溶液，有白色沉淀生成，证明该离子存在。
（4）写出固体加热到600℃以上分解的化学方程式                    。

某校化学兴趣小组在探究铁与浓硫酸的反应时，将教材中铜与浓硫酸反应的实验装置(图Ⅰ)改为下图Ⅱ所示的装置。

请回答下列问题：
（1）写出图Ⅰ中虚框处发生反应的化学方程式_________。
（2）图Ⅱ实验装置与图Ⅰ相比较，其优点是：①能更好地吸收有毒气体SO₂，防止其污染环境；②_________。
（3）下列对导管a的作用分析中正确的是_________ (填字母)。
A．加热反应过程中，可上下移动导管a，起搅拌作用
B．停止加热，试管内的压强减小，从导管a进入的空气可增大试管A内的压强，防止倒吸
C．停止反应，撤装置之前往导管a中通入空气，可排除装置内的SO₂气体，防止其污染环境
（4）反应一段时间后，将试管A取下，然后将试管A中溶液倒入另一盛有适量水的试管D中。该小组同学为确定溶液中所存在的金属离子，进行下列探究过程。
①提出假设：
假设Ⅰ：只含有Fe³^＋。假设Ⅱ：_________。假设Ⅲ：_________。
②实验设计：
分别取少量试管D中溶液，选用提供的试剂，设计简单的实验检验溶液中所存在的金属离子。请填写下表空白(可以不填满，也可以增加)。
提供的试剂：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO₄溶液。

步骤	所选试剂	现象及结论
1
2
3

甲、乙、丙、丁均为中学化学常见的物质，它们之间的转化关系如下图(反应条件及其它产物已略去)。

下列说法不正确的是

A．若甲是AlCl₃溶液，则丁可能是NaOH溶液

B．若甲是Fe，则丁可能是Cl₂

C．若丁是CO₂，则甲可能为Mg

D．若丁是O₂，则乙、丙的相对分子质量可能相差16

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