Question

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

實驗過程中；石英砂中的鐵、鋁等雜質也能轉化為相應氯化物，SiCl₄，A1C1₃，FeC1₃遇水均易水解，有關物質的物理常數見下表：

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

請回答下列問題：
（I）實驗室制備氯氣有以下五步操作，其正確操作順序為④③⑤②①（填標號）．
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上，根據酒精燈火焰確定鐵圈高度，固定鐵圈，放上石棉網
④在燒瓶上裝好分液漏斗，安裝好導氣管
⑤將燒瓶固定在鐵架臺上
（2）裝置A的硬質玻璃管中發生主要反應的化學方程式是2C+SiO₂+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiCl₄+2CO↑
置A．B間導管短且粗的原因是防止生成物的AlCl₃、FeCl₃等雜質凝結成固體堵塞導管
驗中尾氣處理的方法是連接一個加熱的裝有CuO粉末的反應管
（3）裝置B中e瓶收集到的粗產物可通過精餾（類似多次蒸餾）得到高純度四氛化硅．在精餾過程中，不可能用到的儀器有CD（填正確答案標號）．
A．圓底燒瓶　B．溫度計　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完的Cl₂請設計一個實驗，證明裝置D中的Na₂S0₃已被氧化（簡述實驗步驟）：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生氣體（1分），再向其中滴入氯化鋇溶液，若產生白色沉淀，證明亞硫酸鈉被氧化
（5）SiCl₄極易水解，其完全水解的產物為H₄SiO₄（或H₂SiO₃）和HCl．H₂還原SiCl₄制得高純硅的過程中若混入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）實驗室制氯氣時首先要把裝置搭好，搭裝置的一般順序為從下向上，從左向右，然后檢驗裝置的氣密性，再加藥品，據此答題；
（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、鋁等雜質的二氧化硅）中的鐵、鋁與氯氣反應生成氯化鋁和氯化鐵會凝結成固體堵塞導管，實驗中的尾氣主是CO，可以用灼熱的CuO除去，據此答題；
（3）根據蒸餾裝置可知，蒸餾需要的儀器有圓底燒瓶、溫度計、直形冷凝管、接收器；
（4）Na₂S0₃被氧化成硫酸鈉，可以通過檢驗硫酸根離子來證明亞硫酸鈉被氧化；
（5）根據元素守恒可知，SiCl₄水解可得硅酸和氯化氫，氧氣與氫氣能發生爆炸，同時高溫下氧氣能氧化硅；

解答 解：（1）實驗室制氯氣時首先要把裝置搭好，搭裝置的一般順序為從下向上，從左向右，然后檢驗裝置的氣密性，再加藥品，所以實驗的操作順序為③⑤②①，
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、鋁等雜質的二氧化硅）中的鐵、鋁與氯氣反應生成氯化鋁和氯化鐵會凝結成固體堵塞導管，所以在裝置A．B間導管短且粗，防止生成物的AlCl₃、FeCl₃等雜質凝結成固體堵塞導管，實驗中的尾氣主是CO，可以用灼熱的CuO除去，所以在裝置最后連接一個加熱的裝有CuO粉末的反應管，
故答案為：2C+SiO₂+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiCl₄+2CO↑；防止生成物的AlCl₃、FeCl₃等雜質凝結成固體堵塞導管；連接一個加熱的裝有CuO粉末的反應管；
（3）根據蒸餾裝置可知，蒸餾需要的儀器有圓底燒瓶、溫度計、直形冷凝管、接收器，
故答案為：CD；
（4）Na₂S0₃被氧化成硫酸鈉，可以通過檢驗硫酸根離子來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生氣體（1分），再向其中滴入氯化鋇溶液，若產生白色沉淀，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生氣體（1分），再向其中滴入氯化鋇溶液，若產生白色沉淀，證明亞硫酸鈉被氧化；
（5）根據元素守恒可知，SiCl₄水解可得硅酸和氯化氫，氧氣與氫氣能發生爆炸，同時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．

點評 本題考查了物質的轉化和制備、化學方程式的書寫，答題時不注意仔細觀察實驗裝置圖，解決本考點需要根據實驗現象，綜合分析，從而得出正確的結論，要注意知識的整體性，題目難度中等．