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  • 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\(\rm{(}\)含铁、铝、硼、磷等杂质\(\rm{)}\),粗硅与氯气反应生成四氯化硅\(\rm{(}\)反应温度\(\rm{450~500 ℃)}\),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示意图。

    相关信息如下:

    \(\rm{a.}\)四氯化硅遇水极易水解;

    \(\rm{b.}\)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;

    \(\rm{c.}\)有关物质的物理常数见下表:

    物质

    \(\rm{SiCl_{4}}\)

    \(\rm{BCl_{3}}\)

    \(\rm{AlCl_{3}}\)

    \(\rm{FeCl_{3}}\)

    \(\rm{PCl}\)

    沸点\(\rm{/℃}\)

    \(\rm{57.7}\)

    \(\rm{12.8}\)

    \(\rm{-}\)

    \(\rm{315}\)

    \(\rm{-}\)

    熔点\(\rm{/℃}\)

    \(\rm{-70.0}\)

    \(\rm{-107.2}\)

    \(\rm{-}\)

    \(\rm{-}\)

    \(\rm{-}\)

    升华温度\(\rm{/℃}\)

    \(\rm{-}\)

    \(\rm{-}\)

    \(\rm{180}\)

    \(\rm{300}\)

    \(\rm{162}\)

    请回答下列问题:

    \(\rm{(1)}\)写出装置\(\rm{A}\)中发生反应的离子方程式:_______________________________________________________________________。

    \(\rm{(2)}\)装置\(\rm{A}\)中\(\rm{g}\)管的作用是_________;装置\(\rm{C}\)中的试剂是________;装置\(\rm{E}\)中的\(\rm{h}\)瓶需要冷却的理由是___________________________________________________。

    \(\rm{(3)}\)装置\(\rm{E}\)中\(\rm{h}\)瓶收集到的粗产物可通过精馏\(\rm{(}\)类似多次蒸馏\(\rm{)}\)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________\(\rm{(}\)填写元素符号\(\rm{)}\)。

    \(\rm{(4)}\)为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素还原成\(\rm{Fe}\)\(\rm{{\,\!}^{2+}}\),再用\(\rm{KMnO}\)\(\rm{{\,\!}_{4}}\)标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式为\(\rm{5Fe}\)\(\rm{{\,\!}^{2+}}\)\(\rm{+MnO}\)\(\rm{\rlap{_{4}}{^{-}}}\)\(\rm{+8H}\)\(\rm{{\,\!}^{+}}\)\(\rm{═5Fe}\)\(\rm{{\,\!}^{3+}}\)\(\rm{+Mn}\)\(\rm{{\,\!}^{2+}}\)\(\rm{+4H}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{O}\)。

    \(\rm{①}\)滴定前是否需要滴加指示剂?__________\(\rm{(}\)填“是”或“否”\(\rm{)}\),请说明理由:__________________________________________________________________。

    \(\rm{②}\)某同学称取\(\rm{5.000 g}\)残留物,经预处理后在容量瓶中配制成\(\rm{100 mL}\)溶液,移取\(\rm{25.00 mL}\)试样溶液,用\(\rm{1.000×10}\)\(\rm{{\,\!}^{-2}}\) \(\rm{mol·L}\)\(\rm{{\,\!}^{-1}}\) \(\rm{KMnO}\)\(\rm{{\,\!}_{4}}\)标准溶液滴定。达到滴定终点时,消耗标准溶液\(\rm{20.00 mL}\),则残留物中铁元素的质量分数是________。

    【考点】化学实验方案设计的基本要求,离子方程式的书写,硅的性质和用途,离子方程式的有关计算
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    难度:中等
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