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SiCl4是生产光纤预制棒的基础原料.通常在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氧气反应生成四氧化硅(反应湿度450-500℃).以下是实验室制备四氯化硅的装
题目详情
SiCl4是生产光纤预制棒的基础原料.通常在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氧气反应生成四氧化硅(反应湿度450-500℃).以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图.
相关信息如下:
a.四氧化硅遇水极易水解;
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;
c.有关物质的物理常数见下表:
请回答下列问题:
(l)实验室用二氧化锰和浓盐酸加热制取氯气,发生装置中除圆底烧瓶、酒精灯和导管外还需用到的玻璃仪器有___
(2)装置C中的试剂是___;整套实验装置存在一处明显的不足,请指出:___
(3)装置E中g瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)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___ (填写元素符号).
(4)F中吸收尾气一段时间后,吸收液中肯定存在OH-、Cl-和SO42-.请设计实验,探究该吸收液中可能存在的其他酸根离子(忽略空气中CO2 的影响).
【提出假设】
假设l:只有SO32-;
假设2:既无SO32- 也无ClO-;
假设3:___.
【实验探究】
可供选择的实验试剂有:3mol.L-1H2SO4、1mol.L-1NaOH、0.01mol.L-1KMnO4淀粉-KI、品红等溶液.取少最吸收渡于试管中,滴3mol.L-1 H2SO4至溶液呈酸性,然后将所得溶液分置于a、b、c三支试管中,分别进行下列实验.请完成下表:
相关信息如下:
a.四氧化硅遇水极易水解;
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;
c.有关物质的物理常数见下表:
物质 | SiCl4 | BCl3 | AlCl3 | FeCl3 | PCl5 |
沸点/℃ | 57.7 | 12.8 | - | 315 | - |
熔点/℃ | -70.0 | -107.2 | - | - | - |
升华温度/℃ | - | - | 180 | 300 | 162 |
(l)实验室用二氧化锰和浓盐酸加热制取氯气,发生装置中除圆底烧瓶、酒精灯和导管外还需用到的玻璃仪器有___
(2)装置C中的试剂是___;整套实验装置存在一处明显的不足,请指出:___
(3)装置E中g瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)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___ (填写元素符号).
(4)F中吸收尾气一段时间后,吸收液中肯定存在OH-、Cl-和SO42-.请设计实验,探究该吸收液中可能存在的其他酸根离子(忽略空气中CO2 的影响).
【提出假设】
假设l:只有SO32-;
假设2:既无SO32- 也无ClO-;
假设3:___.
【实验探究】
可供选择的实验试剂有:3mol.L-1H2SO4、1mol.L-1NaOH、0.01mol.L-1KMnO4淀粉-KI、品红等溶液.取少最吸收渡于试管中,滴3mol.L-1 H2SO4至溶液呈酸性,然后将所得溶液分置于a、b、c三支试管中,分别进行下列实验.请完成下表:
序号 | 操作 | 可能出现的现象 | 结论 |
① | 向a试管中滴加几滴 ___溶液 | 若溶液褪色 | 假设1成立 |
若溶液不褪色 | 假设1或2成立 | ||
② | 向b试管中滴加几滴 ___溶液 | 若溶液褪色 | 假设1或3成立 |
若溶液不褪色 | 假设2成立 | ||
③ | 向c试管中滴加几滴 ___溶液 | ___ | 假设3成立 |
▼优质解答
答案和解析
(1)二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气,是固体和液体加热制备气体的装置,液体为浓盐酸易挥发,需要用分液漏斗慢慢加入烧瓶中加热反应,
故答案为:分液漏斗;
(2)BC中分别为饱和食盐水、浓硫酸,用来除去氯气中的氯化氢和水蒸气,由于四氯化硅易水解,需要除去气体中的水蒸气,因此需要在EF之间连接干燥管,
故答案为:浓硫酸;装置EF间未连接干燥管;
(3)从物质的物理性质表可发现AlCl3、FeCl3和PCl3均易升华,所以精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是Al、P、Cl元素;
故答案为:Al、P、Cl;
(4)由假设1和假设2可知,要检测的为SO32-和ClO-,故假设3为只有ClO-,又因为SO32-会使KMnO4溶液褪色,而ClO-不会,所故可以用来检测假设1,H2SO3和ClO-具有漂白性,会使品红溶液褪色,所以可以用来检测假设2,ClO-可以氧化KI反应生成碘单质,遇到淀粉边蓝色,可以用来检测假设3,
故答案为:只有ClO-,0.01mol/L的KMnO4;品红;淀粉-KI,若溶液变为蓝色.
故答案为:分液漏斗;
(2)BC中分别为饱和食盐水、浓硫酸,用来除去氯气中的氯化氢和水蒸气,由于四氯化硅易水解,需要除去气体中的水蒸气,因此需要在EF之间连接干燥管,
故答案为:浓硫酸;装置EF间未连接干燥管;
(3)从物质的物理性质表可发现AlCl3、FeCl3和PCl3均易升华,所以精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是Al、P、Cl元素;
故答案为:Al、P、Cl;
(4)由假设1和假设2可知,要检测的为SO32-和ClO-,故假设3为只有ClO-,又因为SO32-会使KMnO4溶液褪色,而ClO-不会,所故可以用来检测假设1,H2SO3和ClO-具有漂白性,会使品红溶液褪色,所以可以用来检测假设2,ClO-可以氧化KI反应生成碘单质,遇到淀粉边蓝色,可以用来检测假设3,
故答案为:只有ClO-,0.01mol/L的KMnO4;品红;淀粉-KI,若溶液变为蓝色.
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