Question

单晶硅是信息产业中重要的基础材料。工业上可用焦炭与石英砂(SiO₂)的混合物在高温下与氯气反应生成SiCl₄和CO，SiCl₄经提纯后用氢气还原得高纯硅。以下是实验室制备 SiCl₄的装置示意图：

实验过程中，石英砂中的铁、铝等杂质也能转化为相应氯化物，SiCl₄、AlCl₃、FeCl₃遇水均易水解，有关物质的物理常数见下表：

物质	SiCl4	AlCl3	FeCl3
沸点/℃	57.7	—	315
熔点/℃	-70.0	—	—
升华温度/℃	—	180	300

(1)装置B中的试剂是_______，装置 D 中制备SiCl₄的化学方程式是______。

(2) D、E 间导管短且粗的作用是______。

(3)G中吸收尾气一段时间后，吸收液中肯定存在OH^-、Cl^-和SO₄^2-，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1：只有SO₃^2-；假设2：既无SO₃^2-也无ClO^-；假设3：______。

（设计方案进行实验）可供选择的实验试剂有：3 mol/L H₂SO₄、1 mol/L NaOH、0.01 mol/LKMnO₄、溴水、淀粉-KI、品红等溶液。

取少量吸收液于试管中，滴加 3 mol/L 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	则假设1成立
若溶液不褪色	则假设2或3成立
②	向b试管中滴加几滴_____溶液	若溶液褪色	则假设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

Answer

饱和食盐水 SiO2+2C+2Cl2SiCl4+2CO 防止生成物中的AlCl3，FeCl3等杂质凝结成固体堵塞导管 只有ClO- 0.01 mol/L KMnO4溶液(或溴水) 品红 淀粉-KI 若溶液变为蓝色

【解析】

制备四氯化硅的实验流程：A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应生成氯气，B中饱和食盐水除去Cl2中杂质HCl，C装置中浓硫酸干燥氯气，D中发生Si与氯气的反应生成四氯化硅，由信息可知，四氯化硅的沸点低，则E装置冷却可收集四氯化硅，F可防止F右端的水蒸气进入装置E中与四氯化硅反应，造成产物不纯，最后G处理含氯气的尾气。据此解答。

(1)装置A是氯气发生装置，A中二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，其离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++2H2O+Cl2↑；浓盐酸具有挥发性，所以制取得到的Cl2中含有杂质HCl及水蒸气，装置B的作用是除去杂质HCl，结合Cl2与水的反应是可逆反应的特点，装置B使用的试剂是饱和食盐水，用以除去杂质HCl；在D装置中二氧化硅、碳和氯气反应生成四氯化硅和一氧化碳，反应为：SiO2+2C+2Cl2SiCl4+2CO；

(2)石英砂中的杂质Fe、Al会与Cl2反应产生FeCl3、AlCl3，这两种物质的熔沸点比较高，在室温下成固态，D、E间导管短且粗就可防止生成物中的AlCl3，FeCl3等杂质凝结成固体堵塞导管；

(3)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-具有还原性，会使KMnO4溶液(或溴水)褪色，而ClO-不会，所以可以用0.01 mol/L KMnO4溶液(或溴水)来检测，证明假设1成立；SO32-与硫酸反应产生H2SO3，H2SO3分解产生的SO2和ClO-具有漂白性，会使品红溶液褪色，所以可以用品红溶液来检测假设2是否成立；ClO-具有氧化性，可以氧化KI反应生成碘单质，碘单质遇到淀粉边蓝色，若溶液变为蓝色，证明含有ClO-，否则不含有ClO-，因此可以使用淀粉-KI溶液用来检测假设3是否成立。