Question

【題目】單晶硅是信息產業中重要的基礎材料。通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅（含鐵、鋁、硼、磷等雜質），粗硅與氯氣反應生成四氯化硅（反應溫度450-500℃），四氯化硅經提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。

相關信息如下：

a.四氯化硅接觸水會發生化學反應；

b.硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應生成相應的氯化物；

c.有關物質的物理常數見下表：

物質	SiCl4	BC13	A1C13	FeCl3	PCl5
沸點/℃	57.7	12.8	－	315	－
熔點/℃	-70.0	-107.2	－	－	－
升華溫度/℃	－	－	180	300	162

請回答下列問題：

（1）寫出裝置A中發生反應的離子方程式：___________，D中發生反應的化學方程式___________。

（2）A中g管的作用是__________________，裝置C中的試劑是___________，作用是___________。

（3）裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是______________________。

（4）裝置E中h瓶收集到的粗產物可通過精餾（類似多次蒸餾）得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質元素是___________（填寫元素符號）。

（5）過量的氯氣可以用石灰乳來處理，請寫出該反應的化學方程式_____________________。

Answer 1

【答案】MnO2+4HCl（濃）MnCl2+Cl2↑+2H2O 2Cl2+SiSiCl4 平衡氣壓 濃硫酸 干燥氯氣 四氯化硅沸點低，需要冷凝收集 Al、P 2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

【解析】

由制備四氯化硅的實驗流程可知，A中發生二氧化錳與濃鹽酸的反應生成氯氣，B中飽和實驗水除去HCl，C裝置中濃硫酸干燥氯氣，D中發生Si與氯氣的反應生成四氯化硅，E裝置收集四氯化硅，F裝置吸收空氣中的水蒸氣，防止四氯化硅接觸水會發生化學反應，據此解答。

（1）裝置A制備氯氣，實驗室利用濃鹽酸和二氧化錳加熱制備氯氣，則其中發生反應的離子方程式為MnO2+4HCl（濃）MnCl2+Cl2↑+2H2O，D中發生Si與氯氣的反應生成四氯化硅，則D中發生反應的化學方程式為2Cl2+SiSiCl4。

（2）A中g管可以使內外壓強相等，便于液體順利流下；生成的氯氣中混有氯化氫和水蒸氣，首先利用飽和食鹽水除去氯化氫，最后干燥氯氣，則裝置C中的試劑是濃硫酸，作用是干燥氯氣。

（3）根據表中數據可知四氯化硅沸點低，因此裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是冷凝收集四氯化硅。

（4）根據表中數據可知BCl3、FeCl3、PCl5的熔點很低，則精餾后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質元素是B、P。

（5）過量的氯氣可以用石灰乳來處理，該反應的化學方程式為2Cl2+2Ca（OH）2＝CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O。