单晶硅是信息产业中重要的基础材料．以石英砂为原料制备硅的过程示意如下：从资料中查知：粗硅中含铁、铝等杂质；SiCl4熔点为-70℃，沸点57.6℃，在潮湿的空气中能发生水解反应．请回

Question

单晶硅是信息产业中重要的基础材料．以石英砂为原料制备硅的过程示意如下：

从资料中查知：粗硅中含铁、铝等杂质；SiCl₄熔点为-70℃，沸点57.6℃，在潮湿的空气中能发生水解反应．请回答下列问题：
（1）过程Ⅰ中石英砂的主要成分SiO₂与焦炭反应，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为___．
（2）过程Ⅱ中的Cl₂用电解饱和食盐水制备，制备Cl₂的化学方程式是___．干燥Cl₂时，从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑，需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃，然后再通入到浓H₂SO₄中．这样冷却的作用是___．
（3）某学习小组模拟过程Ⅲ设计了以下制取纯硅的实验装置（热源及夹持装置略去）．

①装置C用石英管而不用普通玻璃管的原因是___．
②使SiCl₄从装置B中逸出与H₂充分混合，应采取的措施是___．为防止空气污染，含有SiCl₄的尾气要通入盛有NaOH溶液的烧杯中，反应的化学方程式是___．
③为保证制备纯硅实验的成功，除检查实验装置的气密性，控制好反应温度、进行尾气处理外，还应对该装置进行的改进是___．如果只按如图装置进行实验，装置B中除产生气泡和液面下降外，还可观察到的现象是___．
④为鉴定产品中是否含有少量铁单质，某同学将试样用稀盐酸溶解．取上层清液，选取现有的下列试剂进行实验，其中最适宜是___．
a．碘水         b．KSCN溶液       c．NaOH溶液       d．Na₂SO₃溶液．

Answer 1

高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：SiO₂+2C(高温.)/()Si+2CO↑，粗硅与干燥的Cl₂反应制得SiCl₄：Si+2C1₂(△.)/()SiCl₄，高温下制得纯硅：SiCl₄+2H₂(高温.)/()Si+4HCl，
（1）SiO₂+2C(高温.)/()Si+2CO↑中C元素化合价由0价变为+2价、Si元素化合价由+4价变为0价，得电子化合价降低的反应物是氧化剂、失电子化合价升高的反应物是还原剂，二氧化硅是氧化剂、C是还原剂，则氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2，故答案为：1：2；
（2）过程Ⅱ中的Cl₂用电解饱和食盐水制备，用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，反应方程式为2NaCl+2H₂O(电解.)/()2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
水蒸气冷凝后减少了进入浓硫酸的水量，从而保持浓硫酸持续的吸水性，同时能减少放出的热量，
故答案为：2NaCl+2H₂O(电解.)/()2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；使水蒸气冷凝，减少进入浓硫酸的水量，保持持续的吸水性，同时减少了放出的热量；
①由于H₂还原SiCl₄的实验是在某些方面1000-1100℃的高温下进行的，在此温度下普通玻璃管会软化，石英玻璃耐高温，所以用石英管而不用普通玻璃管，故答案为：高温时普通玻璃管会软化，石英管耐高温；
②SiCl₄沸点低（57.6），使SiCl₄从装置B中逸出与H₂充分混合，应该使四氯化硅转化为气体，所以对B装置进行水浴加热；尾气中含有SiCl₄，能与NaOH反应生成硅酸钠、NaCl和水，反应方程式为SiCl₄+6NaOH=Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O，
故答案为：对B装置进行水浴加热；SiCl₄+6NaOH=Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O；
③SiCl₄在潮湿的空气中能发生水解反应，为防止四氯化硅水解，需要使用干燥的氯气，所以需要在A与B之间连接一盛有浓硫酸的洗气瓶或盛有碱石灰的干燥管；四氯化硅水解生成HCl而产生白雾，同时生成难溶性的硅酸而导致液体中产生白色胶状物质，
故答案为：在A与B之间连接一盛有浓硫酸的洗气瓶或盛有碱石灰的干燥管；B中液面上方产生少量白雾，液体中有少量白色胶状物生成；
④Fe和稀盐酸反应生成亚铁离子，亚铁离子能和NaOH反应生成白色沉淀，且该白色沉淀不稳定，易被氧化生成红褐色沉淀，碘水、亚硫酸钠和KSCN都不与亚铁离子反应，没有明显选项，故选c．