Question

15．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生成SiCl₄和CO，SiCl₄經(jīng)提純后用氫氣還原得高純硅．以下是實驗室制備SiCl₄的裝置示意圖．


已知：SiCl₄熔點為-70.0℃，沸點為57.7℃，且遇水易水解．
（1）裝置C中的試劑是濃硫酸：裝置F的作用為防止F右端的水蒸氣進入E與四氯化硅反應，造成產(chǎn)物不純．
（2）裝置A中發(fā)生反應的離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑．A裝置中，有一處明顯錯誤是無石棉網(wǎng)．
（3）裝置D的硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生反應的化學方程式是SiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl₄+2CO．
（4）G中吸收氣體一段時間后，吸收液中肯定存在OH^-、Cl^-和SO₄^2-．為探究該吸收液中可能存在的其它酸根離子（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：只有ClO^-．
【設(shè)計方案，進行實驗】可供選擇的實驗試劑有：3mol/L H₂SO₄溶液、1mol/L NaOH溶液、溴水、品紅溶液、0.01mol/L KMnO₄溶液、淀粉-KI溶液．
各取少量吸收液于a、b、c三支試管中，分別滴加適量的3mol/LH₂SO₄溶液后，進行下列實驗．請完成下表：

序號	操作	可能出現(xiàn)的現(xiàn)象	結(jié)論
①	向a試管中滴加幾滴0.01mol/L的KMnO4（或溴水）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試管中滴加幾滴品紅溶液	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試管中滴加幾滴淀粉-KI溶液	若溶液變?yōu)樗{色	假設(shè)3成立

Answer 1

分析 制備四氯化硅的實驗流程：A中發(fā)生二氧化錳與濃鹽酸的反應生成氯氣，MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，B中飽和實驗水除去HCl，C裝置中濃硫酸干燥氯氣，D中發(fā)生Si與氯氣的反應生成四氯化硅，由信息可知，四氯化硅的沸點低，則E裝置冷卻可收集四氯化硅，F(xiàn)可防止防止F右端的水蒸氣進入E與四氯化硅反應，造成產(chǎn)物不純，最后G處理含氯氣的尾氣，
（1）裝置C中的試劑應該吸收水而不能吸收氯氣，用濃硫酸干燥氯氣；四氯化硅遇水極易水解，F(xiàn)可防止空氣中的水進入；
（2）二氧化錳和濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應生成氯化錳、氯氣和水；A裝置中，有一處明顯錯誤是圓底燒瓶加熱缺少石棉網(wǎng)；
（3）在D裝置中二氧化硅和碳和氯氣反應生成四氯化硅和一氧化碳；
（4）由假設(shè)1和假設(shè)2可知，要檢測的為SO₃^2-和ClO^-，故假設(shè)3為只有ClO^-，又因為SO₃^2-會使KMnO₄溶液（或溴水）褪色，而ClO^-不會，所故可以用來檢測假設(shè)1，H₂SO₃和ClO^-具有漂白性，會使品紅溶液褪色，所以可以用來檢測假設(shè)2，ClO^-可以氧化KI反應生成碘單質(zhì)，遇到淀粉邊藍色，可以用來檢測假設(shè)3．

解答 解：制備四氯化硅的實驗流程：A中發(fā)生二氧化錳與濃鹽酸的反應生成氯氣，MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，B中飽和實驗水除去HCl，C裝置中濃硫酸干燥氯氣，D中發(fā)生Si與氯氣的反應生成四氯化硅，由信息可知，四氯化硅的沸點低，則E裝置冷卻可收集四氯化硅，F(xiàn)可防止防止F右端的水蒸氣進入E與四氯化硅反應，造成產(chǎn)物不純，最后G處理含氯氣的尾氣，
（1）濃鹽酸具有揮發(fā)性，加熱促進揮發(fā)，導致制取的氯氣中含有氯化氫，為除去氯化氫，裝置B中的試劑應該吸收氯化氫而不能吸收氯氣，為飽和食鹽水，裝置C用濃硫酸吸水，四氯化硅遇水極易水解，F(xiàn)可防止右端的水蒸氣進入E與四氯化硅反應，造成產(chǎn)物不純，
故答案為：濃硫酸；防止F右端的水蒸氣進入E與四氯化硅反應，造成產(chǎn)物不純；
（2）裝置A是氯氣發(fā)生裝置，A中二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯化錳、氯氣和水，其離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，圓底燒瓶底部表面積比較大，需用石棉網(wǎng)確保底部受熱均勻，所以A裝置中，有一處明顯錯誤是圓底燒瓶加熱缺少石棉網(wǎng)，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；無石棉網(wǎng)；
（3）在D裝置中二氧化硅和碳和氯氣反應生成四氯化硅和一氧化碳，反應為：SiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl₄+2CO，
故答案為：SiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl₄+2CO；
（4）由假設(shè)1和假設(shè)2可知，要檢測的為SO₃^2-和ClO^-，故假設(shè)3為只有ClO^-，又因為SO₃^2-會使KMnO₄溶液褪色，而ClO^-不會，所故可以用來檢測假設(shè)1，H₂SO₃和ClO^-具有漂白性，會使品紅溶液褪色，所以可以用來檢測假設(shè)2，ClO^-可以氧化KI反應生成碘單質(zhì)，遇到淀粉邊藍色，可以用來檢測假設(shè)3，
故答案為：①0.01mol/L的KMnO₄（或溴水）；②品紅；③淀粉-KI；若溶液變?yōu)樗{色．

點評 本題考查制備實驗方案的設(shè)計，題目難度中等，涉及氯氣的制法、硅的提純等實驗知識，明確制備原理及實驗流程中的反應、物質(zhì)的性質(zhì)等為解答的關(guān)鍵，試題側(cè)重分析與實驗能力的綜合考查，培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．