Question

單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。工業(yè)上可用焦炭與二氧化硅的混合物在高溫下與氯氣反應(yīng)生成SiCl₄和CO，SiCl₄經(jīng)提純后用氫氣還原得高純硅。以下是實(shí)驗(yàn)室制備SiCl₄的裝置示意圖。

實(shí)驗(yàn)過程中，石英砂中的鐵、鋁等雜質(zhì)也能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氯化物，SiCl₄、AlCl₃、FeCl₃遇水均易水解，有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：

物質(zhì)	SiCl4	AlCl3	FeCl3
沸點(diǎn)/℃	57.7	－	315
熔點(diǎn)/℃	-70.0	－	－
升華溫度/℃	－	180	300

 
請(qǐng)回答下列問題：
（1）寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_____________， 裝置D的硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是                         。
（2）裝置C中的試劑是          ； D、E間導(dǎo)管短且粗的原因是             。
（3）G中吸收尾氣一段時(shí)間后，吸收液中肯定存在OH^－、Cl^－和SO₄^2-。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究該吸收液中可能存在的其他酸根離子（忽略空氣中CO₂的影響）。
【提出假設(shè)】假設(shè)1：只有SO₃^2-；假設(shè)2：既無SO₃^2-也無ClO^－；假設(shè)3：      。
【設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】可供選擇的實(shí)驗(yàn)試劑有：3 mol/L H₂SO₄、1 mol/L NaOH、0.01 mol/L KMnO₄、溴水、淀粉-KI、品紅等溶液。
取少量吸收液于試管中，滴加3 mol/L H₂SO₄至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于a、b、c三支試管中，分別進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)完成下表：

序號(hào)	操 作	可能出現(xiàn)的現(xiàn)象	結(jié)論
①	向a試管中滴加幾滴         溶液	若溶液褪色	則假設(shè)1成立
		若溶液不褪色	則假設(shè)2或3成立
②	向b試管中滴加幾滴         溶液	若溶液褪色	則假設(shè)1或3成立
		若溶液不褪色	假設(shè)2成立
③	向c試管中滴加幾滴         溶液		假設(shè)3成立

 

Answer 1

（1）MnO₂＋2Cl^－＋4H⁺Mn²⁺＋Cl₂↑＋2H₂O ；SiO₂＋2C＋2Cl₂SiCl₄＋2CO
（2）濃硫酸；防止生成物中的AlCl₃、FeCl₃等雜質(zhì)凝結(jié)成固體堵塞導(dǎo)管
（3）【提出假設(shè)】假設(shè)3：只有ClO^－【設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】①溴水（或0.01 mol/L KMnO₄溶液）②品紅溶液；③淀粉-KI溶液；若溶液變?yōu)樗{(lán)色

試題分析：（1）裝置A中發(fā)生的反應(yīng)是用高錳酸鉀和濃鹽水在加熱的條件下制備氯氣，其反應(yīng)離子方程式MnO₂＋2Cl^－＋4H⁺Mn²⁺＋Cl₂↑＋2H₂O；氯氣經(jīng)過除雜后在D中和SiO₂與C在加熱條件下進(jìn)行反應(yīng)生成SiCl₄和CO，反應(yīng)化學(xué)方程式SiO₂＋2C＋2Cl₂SiCl₄＋2CO（2）BC中分別為飽和食鹽水和濃硫酸用來除去氯氣中的HCl和水蒸氣；石英砂中的鐵、鋁等雜質(zhì)也能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氯化物，若導(dǎo)管較細(xì)使雜質(zhì)凝結(jié)成固體堵塞導(dǎo)管（3）由假設(shè)1和假設(shè)2得知，要檢測(cè)的為SO₃^2-和ClO^－，故假設(shè)3為只有ClO^－；又因?yàn)镾O₃^2-會(huì)使KMnO₄和溴水，并不與ClO^－發(fā)生反應(yīng)，故可以用來檢測(cè)假設(shè)1，而均SO₃^2-和ClO^－具有漂白性，會(huì)使品紅溶液褪色，故可以用來檢測(cè)假設(shè)2；所有試劑中ClO^－可以氧化KI使其生成I₂，在淀粉溶液中顯藍(lán)色，可以用來檢測(cè)假設(shè)3。