Question

8．已知二氧化硅，二氧化硫和二氧化碳都是酸性氧化物，化學性質具有一定的相似性，鎂和鈉的化學性質也具有一定的相似性．

Ⅰ．用如上圖所示裝置進行鎂和二氧化硫的實驗，其中A是制備二氧化硫的發(fā)生裝置．
（1）選擇制取二氧化硫的合適試劑②③（填序號）．
①10%的硫酸溶液②80%硫酸溶液③亞硫酸鈉固體④亞硫酸鈣固體
（2）寫出裝置B中發(fā)生反應的化學方程式：3Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+MgS（或2Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S，Mg+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgS）．
裝置C中氫氧化鈉溶液的作用是吸收過量二氧化硫，防止污染環(huán)境．
（3）請在圖中畫出制備二氧化硫的發(fā)生裝置，注明儀器名稱，固定儀器省略不畫．
（4）你認為該裝置的不足之處是在A和B之間沒有連接一個干燥裝置、C裝置未與大氣相通、在鎂下方未墊一個不銹鋼片、鎂與玻璃管反應、未設計一個防倒吸裝置（任寫2條）．
Ⅱ．某研究性學習小組進行了“實驗室制硅”的研究，查閱資料知：①工業(yè)上在高溫時用碳還原二氧化硅可制得硅；②鎂在點燃的條件下即可與二氧化硅反應；③金屬硅化物與稀硫酸反應生成硫酸鹽與四氫化硅；④四氫化硅在空氣中自燃．
他們在實驗報告中記錄著：“…選用合適的物質在適宜的條件下充分反應，再用足量稀硫酸溶解固體產物；然后過濾，洗滌，干燥，最后稱量…在用稀硫酸溶解固體產物時，發(fā)現有爆鳴聲和火花，其產率也只有預期值的63%左右．”
（5）該小組“實驗室制硅”的化學方程式是2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si．
（6）你估計“用稀硫酸溶解固體產物時，發(fā)現有爆鳴聲和火花：的原因是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．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）依據強酸制備弱酸的原理，結和物質的性質，選擇實驗室制備SO₂的試劑；
（2）根據Mg與CO₂的反應知Mg與SO₂反應能生成氧化鎂與單質硫，但單質硫能與鎂反應生成硫化鎂；二氧化硫有毒，不能直接排放到空氣中，可用氫氧化鈉吸收過量的二氧化硫；（3）依據反應物狀態(tài)及反應條件選擇合適的發(fā)生裝置；
（4）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．（5）類似于鎂和二氧化碳的反應，可生成單質硅和氧化鎂；
（6）發(fā)現有爆鳴聲和火花，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CaSO₃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3Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+MgS（或2Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S，Mg+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgS），二氧化硫可與堿反應，易防止污染空氣，
故答案為：3Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+MgS（或2Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S，Mg+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgS）；吸收過量二氧化硫，防止污染環(huán)境；
（3）實驗室制備二氧化硫的反應為固液不加熱制取氣體的反應，故可用分液漏斗盛80%的H₂SO₄，用錐形瓶裝固體Na₂SO₃，裝置圖為，
故答案為：；
（4）該裝置中：①A中的水蒸氣會進入B與Mg反應，在A、B中間應加干燥裝置；②Mg能與SiO₂反應，在Mg下方墊一不銹鋼片，隔離Mg和SiO₂；③尾氣處理裝置C試管用膠塞封閉，且無防倒吸裝置，
故答案為：在A和B之間沒有連接一個干燥裝置、C裝置未與大氣相通、在鎂下方未墊一個不銹鋼片、鎂與玻璃管反應、未設計一個防倒吸裝置；
Ⅱ．（5）Mg在點燃的條件下即可與SiO₂反應，由題給信息可知類似于鎂和二氧化碳的反應，可生成單質硅和氧化鎂，反應的方程式為2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si，
故答案為：2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si；
（6）發(fā)現有爆鳴聲和火花，說明生成氣體，應為SiH₄，原因是發(fā)生2Mg+Si$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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．

點評 本題為信息題，以鎂和二氧化硅的反應為載體考查了二氧化硫的實驗室制備及性質檢驗，側重培養(yǎng)學生分析問題解決問題的能力，題目難度中等．