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备战高考化学无机非金属材料-经典压轴题

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(2)利用沸点的不同提纯SiHCl3,可用蒸馏的方法;

(3)①生成的氢气含有水蒸气,用浓H2SO4干燥;加热促使SiHCl3气化;

②SiHCl3和氢气反应有硅单质生成,根据硅的颜色判断D装置中的现象;SiHCl3和H2反应生成硅和氯化氢;

③氢气是可燃性气体,易产生爆炸,SiHCl3在空气中易自燃,所以先通一段时间H2,将装置中的空气排尽;

④取少量产品于试管中加盐酸溶解,再滴加氯水和KSCN(aq),若溶液呈红色说明含Fe,若不呈红色说明不含Fe。 【详解】

(1)高温下,碳做还原剂时,生成CO,制粗硅的化学方程式为SiO2+2C(2)利用沸点的不同提纯SiHCl3,可用分馏(或蒸馏)的方法;

(3)①锌和稀硫酸反应制得的氢气中含有水蒸气,而SiHCl3能与水剧烈反应,所以实验中应使用干燥的氢气,一般选用浓H2SO4干燥氢气;加热的目的是使SiHCl3汽化,进入装置D中;

②高温下,SiHCl3和氢气反应生成硅单质,硅单质是灰黑色固体,所以D装置中的现象是:石英管的内壁附有灰黑色晶体,SiHCl3与过量的H2在1000℃~1100℃反应制得纯硅,化学方程式为SiHCl3+H2

1000℃~1100℃高温Si+2CO↑;

Si+3HCl;装置D不能采用普通玻璃管的原因是:温度

太高,普通玻璃管易熔化;

③氢气是可燃性气体,当氢气的量达到一定时易产生爆炸,SiHCl3在空气中易自燃,所以实验的关键是检查装置的气密性、控制好温度,以及先通一段时间H2将装置中的空气排尽;

④铁能和稀盐酸反应生成亚铁离子,亚铁离子有还原性,亚铁离子能被氯水氧化生成铁离子,铁离子遇硫氰化钾溶液变红色,所以可以用氯水和硫氰化钾溶液检验铁的存在,故选bd。

15.粗硅中含有铁和锡(Sn)等杂质,粗硅与氯气反应可生成SiCl4,SiCl4经提纯后用氢气还原可得高纯硅。实验室用下列装置模拟制备SiCl4。已知:SiCl4的熔点是-70℃,沸点是57.6℃,易与水反应;Sn Cl4的熔点是-33℃,沸点是114℃

回答下列问题:

(1)仪器a的名称是_______;装置A烧瓶中发生反应的离子方程式是____________。

(2)装置C中盛放的试剂是_____________,作用是___________________;玻璃管b的作用是_______________________。

(3)装置E的烧杯中盛放冰水的目的是______________________。 (4)装置F中碱石灰的作用是____________________________。

(5)装置E烧瓶中得到的SiCl4中溶有少量的杂质FeCl3和SiCl4,可以通过___________方法提纯。

【答案】分液漏斗 MnO2+ 4H++2Cl-【解析】 【分析】

制备四氯化硅的原料为Cl2和Si。A装置为Cl2的制备装置,B、C装置为除杂装置。先用B除去HCl,再用C(浓H2SO4)除去H2O蒸气。Cl2通入粗硅中反应,用冷水将产生SiCl4冷凝即可,以此解答。 【详解】

(1)依据仪器a形状可知a为:分液漏斗;装置A烧瓶中二氧化锰和浓盐酸在加热的条件下生成氯气,方程式为:MnO2+ 4H+2Cl

Mn2++2H2O+ Cl2↑ 浓硫酸 干燥氯气 调节装置

内外压强平衡 冷凝并收集SiCl4 吸收多余的Cl2,防止外界水蒸气进入E的烧瓶中 蒸馏

ΔMn2++2H2O+ Cl2↑;

(2)生成的氯气中混有水蒸气,需要通过浓硫酸除去,装置C中盛放的试剂是浓硫酸;作用是干燥氯气;玻璃管b的作用是调节装置内外压强平衡;

(3)D中氯气和粗硅反应生成SiCl4气体,装置E放在冰水中可以冷凝并收集SiCl4; (4)氯气有毒需要除去多余的氯气,同时也要避免空气中的水蒸气进入装置中,则装置F中碱石灰的作用是吸收多余的Cl2,防止外界水蒸气进入E的烧瓶中;

(5)已知:SiCl4的熔点是-70℃,沸点是57.6℃,易与水反应;SnCl4的熔点是-33℃,沸点是114℃,三种沸点差别很大,可以用蒸馏的方法进行提纯。

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