Question

单晶硅是信息产业中重要的基础材料．通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度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：①四氯化硅遇水极易水解；
②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；
③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

请回答下列问题：
（1）写出装置A中发生反应的离子方程式______ Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O

Answer

（1）装置A是氯气发生装置，A中的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；
（2）因浓盐酸有挥发性，故分液漏斗要加盖，加盖后如没有g管，则盐酸就不易流下去，g管的作用是平衡压强，使液体顺利流出并防止漏气；根据制得的氯气中含有氯化氢和水，装置B用饱和食盐水除去氯化氢，装置C用浓硫酸吸水；根据产物SiCl4沸点低；
（3）D中氯气与粗硅反应生成SiCl4，h瓶收集粗产物，精馏粗产品可得高纯度四氯化硅，由表中数据可以看出，蒸出SiCl4气体时，BCl3早已成气体被蒸出，而AlCl3、FeCl3、PCl5升华温度均低于SiCl4；
（4）根据MnO4-转变成Mn2+溶液颜色有紫色变成无色，现象明显；先根据关系式5Fe2+～MnO4-计算出100mL溶液中含有的铁，最后求出质量百分数．
【解析】
（1）装置A是氯气发生装置，A中的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；故答案为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；
（2）浓盐酸有挥发性，故分液漏斗要加盖，加盖后如没有g管，则盐酸就不易流下去，g管的作用是平衡压强，使液体顺利流出并防止漏气；制得的氯气中含有氯化氢和水，装置B用饱和食盐水除去氯化氢，装置C用浓硫酸吸水；产物SiCl4沸点低，需要冷凝收集；
故答案为：平衡压强，使液体顺利流出并防止漏气；浓硫酸；产物SiCl4沸点低，需要冷凝收集；
（3）D中氯气与粗硅反应生成SiCl4，h瓶收集粗产物，精馏粗产品可得高纯度四氯化硅，由表中数据可以看出，蒸出SiCl4气体时，BCl3早已成气体被蒸出，而AlCl3、FeCl3、PCl5升华温度均低于SiCl4，所以当SiCl4蒸出后，而AlCl3、FeCl3、PCl5还为固体留在瓶里，故答案为：Al、P、Cl；
（4）①MnO4-转变成Mn2+溶液颜色有紫色变成无色，KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定时，不需要指示剂，故答案为：否；KMnO4溶液的紫红色可指示反应终点；
②利用关系式法计算：
       5Fe2+～MnO4-
 4×10-5mol     1.000×10-2mol•L-1×0.02L×4
铁元素的质量为：4×10-3mol×56g/mol=2.24×10-1g，铁元素的质量分数×100%=4.480%，
故答案为：4.480%；