Question

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），

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°C），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。 相关信息如下： 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反应生成相应的氯化物； c.有关物质的物理常数见下表： 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，除铁元素外可能还含有的杂质元素是 （填写元素符号）。 （4）为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，是铁元素还原成Fe 2+ ，再用KMnO 4 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： ①滴定前是否要滴加指示剂？ （填“是”或“否”），请说明理由 。 ②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 -2 mol· L -1 KMnO 4 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 。

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Answer 1

(1)MnO 2 + 4H ＋ + 2Cl － Mn 2 ＋ + Cl 2 ↑ + 2H 2 O (2)平衡压强  浓硫酸  使SiCl 4 冷凝 （3）Al、P、Cl (4)①否；KMnO 4 溶液自身可作指示剂； ②4.480%

制备四氯化硅的原料为Cl 2 和Si。A装置为Cl 2 的制备装置，B、C装置为除杂装置。先用B除去HCl，再用C（浓H 2 SO 4 ）除去H 2 O蒸气。Cl 2 通入粗硅中反应，用冷水将产生SiCl 4 冷凝即可。（1）制取氯气用浓盐酸和MnO 2 在加热条件下反应。（2）g管是将分液漏斗与烧瓶相连，则它们中的压强是相待的，这样便于盐酸能顺利滴下。SiCl 4 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。（3）从物质的物理性质表可发现，AlCl 3 ,FeCl 3 和PCl 5 均易升华，故还应还有Al、P、Cl元素。（4）由于高锰酸钾本身是紫红色的，与Fe 2 ＋ 反应时，可以褪色，故而可以作为指示剂。根据方程式可以找出关系，5Fe 2 ＋ ~MnO 4 －  , n (Fe)= 10 -2 ×20×10 -3 ×5×100/25 =4×10 -3 mol。W (Fe)= 4×10 -3 ×56/5 ×100% =4.48%。