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 |
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）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。
| 方案 |
不足之处 |
| 甲 |
|
| 乙 |
|
（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）。
(15分)本题由I，II两部分组成
（1）A的化学式是 ，甲中发生反应的化学方程式为 。
（2）乙中反应的离子方程式是 。
（3）装置丙产生气体b的电极反应式为 。
II、某溶液仅含下列离子中的几种，且所含各种离子的物质的量浓度均为0.lmol/L(忽略水的电离及离子的水解)。K＋Ag＋ Mg2＋Al3＋ NH4＋ Cl－ CO32－ NO3－ SO42－ I－
用如下各步实验分析该溶液组成：
①取5 mL溶液，滴少量稀氨水，发现溶液中有沉淀生成，且离子种类增加。
②用铂丝蘸取溶液，在火焰上灼烧，透过蓝色钻玻璃观察，火焰不显紫色。
③另取溶液加入过量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色。
④向步骤③实验所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成。
请回答下列问题：
（4）由步骤②判断，溶液中一定不含有的阳离子是____；步骤③中生成无色气体的化学式是__ 。
（5）最终确定溶液中所含阴离子有__ 。
（6）另取100 mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧沉淀至恒重，得到的固体化学式为____ 。
锂被誉为 “金属味精”， 以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β-锂辉矿 （主要成分为LiAlSi2O6， 还含有FeO、 MgO、 CaO等杂质） 为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：
已知： ①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：
②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：
请回答下列问题：
（1）用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成： __________________________。
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是__________________________________。
（3）写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式： ________________________。
（4）洗涤所得Li2CO3沉淀要使用____ （选填 “热水” 或 “冷水”）， 你选择的理由是______。
（5）电解熔融氯化锂生产锂时， 阳极产生的氯气中会混有少量氧气， 原因是_______。
下图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置 （夹持设备已略）。
（1）装置A是氯气的发生装置，其中盛放浓盐酸的仪器名称是____________，请写出该反应相应的化学方程式： 。
（2）装置B中饱和食盐水的作用是 ；同时装置B也是安全瓶， 监测实验进行时C中是否发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象： 。
（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ处依次放入物质的组合应是__________ （填字母编号）。
（4）设计装置D、 E的目的是比较氯、 溴、 碘单质的氧化性。反应一段时间后， 打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡，观察到的现象是 ， 该现象 （填 “能” 或“不能”） 说明溴单质的氧化性强于碘，原因是 。
（5）装置F的作用是 ，其烧杯中的溶液不能选用下列中的 （填字母编号）。
a.饱和NaOH溶液 b.饱和Ca（OH）2溶液
c.饱和Na2SO3溶液 d.饱和Na2CO3溶液
(17分)氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。某AlN样品仅含有Al2O3杂质，为测定AlN的含量，设计如下三种实验方案。已知：AlN＋NaOH＋H2O = NaAlO2＋ NH3↑
【方案1】取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。
（1）上图C装置中球形干燥管的作用是 。
（2）完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先 ，再加入实验药品，接下来的实验操作是 ，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K1，通入氮气一段时间，测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是 。
（3）由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见 。
【方案2】用下图装置测定m g样品中A1N的纯度(部分夹持装置已略去)。
（4）导管a的主要作用是 。
（5）为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是 (填选项序号)。
a．CCl4 b．H2O c．NH4Cl溶液 d．
（6）若m g样品完全反应，测得生成气体的体积为VmL(已转换为标准状况)，则A1N的质量分数是 (用含m、V的数学表达式表示)。
【方案3】按以下步骤测定样品中A1N的纯度：
（7）步骤②生成沉淀的离子方程式为 。
（8）若在步骤③中未洗涤，测定结果将 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(15分)铝铁合金在微电机中有广泛应用，某兴趣小组为利用废弃的铝铁合金设计了如下实验流程制备聚合硫酸铁和明矾：
（1）聚合硫酸铁是一种无毒无害、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂，微溶于乙醇，其化学式可表示为[Fe2(OH)x(SO4)y]n。
①聚合硫酸铁可用于净水的原理是 。
②有人认为上述流程中的“氧化”设计存在缺陷，请提出改进意见： ；浓缩时向其中加入一定量的乙醇，加入乙醇的目的是 。
③加入试剂Y的目的是调节pH，所加试剂Y为 ；溶液的pH对[Fe2(OH)x(SO4)y]n中x的值有较大影响（如图1所示），试分析pH过小（pH＜3）导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因： 。
（2）明矾是一种常见铝钾硫酸盐。
①为充分利用原料， 试剂X应为 。
②请结合图2所示的明矾溶解度曲线，补充完整由滤液Ⅰ制备明矾晶体的实验步骤(可选用的试剂：废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精)：向滤液Ⅰ中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生， ，得到明矾晶体。
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