高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料,是制备半导体的重要材料,它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。高纯硅通常用以下方法制备:用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含Fe、Al、B、P等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为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图。
相关信息:a.四氯化硅遇水极易水解;b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接化合生成相应的氯化物;c.有关物质的物理常数见下表:
物质
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SiCl4
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BCl3
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AlCl3
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FeCl3
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PCl5
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沸点/℃
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57.7
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12.8
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—
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315
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—
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熔点/℃
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-70.0
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-107.2
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—
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—
|
—
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升华温度/℃
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—
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—
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180
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300
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162
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请回答下列问题:
(1)仪器e的名称为 ,装置A中f管的作用是 ,其中发生反应的离子方程式为 。
(2)装置B中的试剂是 。
(3)某学习小组设计了以下两种实验方案:方案甲:g接装置Ⅰ;方案乙:g接装置Ⅱ。但是甲乙两个方案中虚线内装置均有不足之处,请你评价后填写下表。
(4)在上述(3)的评价基础上,请设计一个合理方案: 。
(5)通过上述合理的装置制取并收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是 (填写元素符号)。