Question

已知SiO₂、SO₂和CO₂都是酸性氧化物，化學性質(zhì)具有一定的相似性；Mg和Na的化學性質(zhì)也具有一定相似性．
Ⅰ．用如圖所示裝置進行Mg與SO₂反應的實驗．
（1）選擇制取SO₂的合適試劑

 

．
①10%的H₂SO₄溶液   ②80%的H₂SO₄溶液   ③Na₂SO₃固體  ④CaSO₃固體
（2）寫出裝置B中發(fā)生的主要反應的化學方程式

 

．裝置C中NaOH溶液的作用是

 

．
（3）你認為該裝置是否有不足之處？

 

．如果有，請一一說明

 

．
Ⅱ．某研究小組進行了“實驗室制Si”的研究，它們以課本為基礎，查閱資料得到以下可供參考的信息：
①工業(yè)上在高溫時用C還原SiO₂可制得Si
②Mg在點燃的條件下即可與SiO₂反應
③金屬硅化物與稀H₂SO₄反應生成硫酸鹽與SiH₄
④Si和SiO₂均不與稀H₂SO₄反應
⑤SiH₄在空氣中自然
他們在研究報告中記載著“…選用合適的物質(zhì)在適宜的條件下充分反應；再用足量稀硫酸溶解固體產(chǎn)物；然后過濾、洗滌、干燥；最后稱量…在用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，其產(chǎn)率也只有預期值的63%左右”．
（1）該小組“實驗室制Si”的化學方程式是

 

．
（2）請簡要文字和化學方程式說明的出現(xiàn)爆鳴聲和火花的原因：

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：Ⅰ（1）制取SO₂應用濃H₂SO₄和亞硫酸鹽；
（2）Mg具有還原性，SO₂具有氧化性，兩者發(fā)生氧化還原反應；
（3）該裝置中：①A中的水蒸氣會進入B與Mg反應，在A、B中間應加干燥裝置；②Mg能與SiO₂反應，在Mg下方墊一不銹鋼片，隔離Mg和SiO₂；③尾氣處理裝置C試管用膠塞封閉，且無防倒吸裝置；
Ⅱ（1）類似于鎂和二氧化碳的反應，可生成單質(zhì)硅和氧化鎂；
（2）發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，說明生成氣體，應為SiH₄．

解答： 解：Ⅰ（1）制取SO₂應用濃H₂SO₄和亞硫酸鹽，選項中不可選用CaSO₃，因為反應生成的CaSO₄微溶于水，會附在固體表面，阻礙反應進行，故答案為：②③；
（2）Mg具有還原性，SO₂具有氧化性，兩者發(fā)生氧化還原反應，反應的方程式為2Mg+SO₂

△   .

2MgO+S，二氧化硫可與堿反應，易防止污染空氣，
故答案為：2Mg+SO₂

△   .

2MgO+S；吸收多余的SO₂，防止污染環(huán)境；
（3）該裝置中：①A中的水蒸氣會進入B與Mg反應，在A、B中間應加干燥裝置；②Mg能與SiO₂反應，在Mg下方墊一不銹鋼片，隔離Mg和SiO₂；③尾氣處理裝置C試管用膠塞封閉，且無防倒吸裝置，
故答案為：有；在A和B之間沒有連接一個干燥裝置；C裝置未與大氣相通；在鎂下方未墊一個不銹鋼片，鎂與玻璃管反應；未設計一個防倒吸裝置；
Ⅱ（1）Mg在點燃的條件下即可與SiO₂反應，由題給信息可知類似于鎂和二氧化碳的反應，可生成單質(zhì)硅和氧化鎂，反應的方程式為2Mg+SiO₂

△   .

2MgO+Si，
故答案為：2Mg+SiO₂

△   .

2MgO+Si；
（2）發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，說明生成氣體，應為SiH₄，原因是發(fā)生2Mg+Si

△   .

Mg₂Si，Mg₂Si+2H₂SO₄═2MgSO₄+SiH₄↑，SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O，金屬鎂與生成的硅繼續(xù)反應生成硅化鎂，硅化鎂與稀硫酸反應生成的SiH₄可自燃，
故答案為：金屬鎂過量，過量的Mg與生成的硅繼續(xù)反應得到Mg₂Si，Mg₂Si遇硫酸生成可自燃SiH₄．化學方程式：2Mg+Si=Mg₂Si、Mg₂Si+2H₂SO₄=2MgSO₄+SiH₄↑、SiH₄+2O₂=SiO₂+2H₂O．

點評：本題以鎂和二氧化硅的反應為載體綜合考查學生的分析能力和實驗能力，為高考常見題型，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及實驗原理，把握實驗的基本操作方法，難度不大．