Question

4．晶體硅是一種重要的非金屬材料，工業(yè)上用碳在高溫下還原石英砂（主要成份為含鐵、鋁等雜質(zhì)的二氧化硅）得粗硅，粗硅與氛氣在450-500℃條件下反應(yīng)生成四氯化硅，四氯化硅經(jīng)提純后與過(guò)量H₂在1100-1200℃條件下反應(yīng)制得高純硅．以下是實(shí)驗(yàn)室制備SiCl₄的裝置示意圖．

實(shí)驗(yàn)過(guò)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，A1C1₃，F(xiàn)eC1₃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(wèn)題：
（I）實(shí)驗(yàn)室制備氯氣有以下五步操作，其正確操作順序?yàn)棰堍邰茛冖伲ㄌ顦?biāo)號(hào)）．
①向燒瓶中裝入二氧化錳固體，向分液漏斗中加入濃鹽酸
②檢查裝置的氣密性
③把酒精燈放在鐵架臺(tái)上，根據(jù)酒精燈火焰確定鐵圈高度，固定鐵圈，放上石棉網(wǎng)
④在燒瓶上裝好分液漏斗，安裝好導(dǎo)氣管
⑤將燒瓶固定在鐵架臺(tái)上
（2）裝置A的硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是2C+SiO₂+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiCl₄+2CO↑
置A．B間導(dǎo)管短且粗的原因是防止生成物的AlCl₃、FeCl₃等雜質(zhì)凝結(jié)成固體堵塞導(dǎo)管
驗(yàn)中尾氣處理的方法是連接一個(gè)加熱的裝有CuO粉末的反應(yīng)管
（3）裝置B中e瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過(guò)精餾（類似多次蒸餾）得到高純度四氛化硅．在精餾過(guò)程中，不可能用到的儀器有CD（填正確答案標(biāo)號(hào)）．
A．圓底燒瓶　B．溫度計(jì)　C．吸濾瓶　D球形冷凝管　E．接收器
（4）裝置D中的Na₂S0₃的作用主要是吸收未反應(yīng)完的Cl₂請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明裝置D中的Na₂S0₃已被氧化（簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟）：取少量溶液置于潔凈的試管中，向其中滴加稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣體（1分），再向其中滴入氯化鋇溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，證明亞硫酸鈉被氧化
（5）SiCl₄極易水解，其完全水解的產(chǎn)物為H₄SiO₄（或H₂SiO₃）和HCl．H₂還原SiCl₄制得高純硅的過(guò)程中若混入O₂，可能引起的后果是可能引起爆炸、硅被氧化得不到高純硅．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)室制氯氣時(shí)首先要把裝置搭好，搭裝置的一般順序?yàn)閺南孪蛏希瑥淖笙蛴�，然后檢驗(yàn)裝置的氣密性，再加藥品，據(jù)此答題；
（2）裝置A中是用氯氣與碳、二氧化硅在高溫下生成四氯化硅和一氧化碳，石英砂（主要成份為含鐵、鋁等雜質(zhì)的二氧化硅）中的鐵、鋁與氯氣反應(yīng)生成氯化鋁和氯化鐵會(huì)凝結(jié)成固體堵塞導(dǎo)管，實(shí)驗(yàn)中的尾氣主是CO，可以用灼熱的CuO除去，據(jù)此答題；
（3）根據(jù)蒸餾裝置可知，蒸餾需要的儀器有圓底燒瓶、溫度計(jì)、直形冷凝管、接收器；
（4）Na₂S0₃被氧化成硫酸鈉，可以通過(guò)檢驗(yàn)硫酸根離子來(lái)證明亞硫酸鈉被氧化；
（5）根據(jù)元素守恒可知，SiCl₄水解可得硅酸和氯化氫，氧氣與氫氣能發(fā)生爆炸，同時(shí)高溫下氧氣能氧化硅；

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)室制氯氣時(shí)首先要把裝置搭好，搭裝置的一般順序?yàn)閺南孪蛏希瑥淖笙蛴�，然后檢驗(yàn)裝置的氣密性，再加藥品，所以實(shí)驗(yàn)的操作順序?yàn)棰邰茛冖伲?br />故答案為：③⑤②①；
（2）裝置A中是用氯氣與碳、二氧化硅在高溫下生成四氯化硅和一氧化碳，反應(yīng)方程式為2C+SiO₂+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiCl₄+2CO↑，石英砂（主要成份為含鐵、鋁等雜質(zhì)的二氧化硅）中的鐵、鋁與氯氣反應(yīng)生成氯化鋁和氯化鐵會(huì)凝結(jié)成固體堵塞導(dǎo)管，所以在裝置A．B間導(dǎo)管短且粗，防止生成物的AlCl₃、FeCl₃等雜質(zhì)凝結(jié)成固體堵塞導(dǎo)管，實(shí)驗(yàn)中的尾氣主是CO，可以用灼熱的CuO除去，所以在裝置最后連接一個(gè)加熱的裝有CuO粉末的反應(yīng)管，
故答案為：2C+SiO₂+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiCl₄+2CO↑；防止生成物的AlCl₃、FeCl₃等雜質(zhì)凝結(jié)成固體堵塞導(dǎo)管；連接一個(gè)加熱的裝有CuO粉末的反應(yīng)管；
（3）根據(jù)蒸餾裝置可知，蒸餾需要的儀器有圓底燒瓶、溫度計(jì)、直形冷凝管、接收器，
故答案為：CD；
（4）Na₂S0₃被氧化成硫酸鈉，可以通過(guò)檢驗(yàn)硫酸根離子來(lái)證明亞硫酸鈉被氧化，所以證明Na₂S0₃已被氧化的方法是取少量溶液置于潔凈的試管中，向其中滴加稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣體（1分），再向其中滴入氯化鋇溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，證明亞硫酸鈉被氧化，
故答案為：取少量溶液置于潔凈的試管中，向其中滴加稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣體（1分），再向其中滴入氯化鋇溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，證明亞硫酸鈉被氧化；
（5）根據(jù)元素守恒可知，SiCl₄水解可得硅酸和氯化氫，氧氣與氫氣能發(fā)生爆炸，同時(shí)高溫下氧氣能氧化硅，
故答案為：H₄SiO₄（或H₂SiO₃）和HCl；可能引起爆炸、硅被氧化得不到高純硅．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和制備、化學(xué)方程式的書寫，答題時(shí)不注意仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)裝置圖，解決本考點(diǎn)需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，綜合分析，從而得出正確的結(jié)論，要注意知識(shí)的整體性，題目難度中等．