Question

9．已知二氧化硅，二氧化硫和二氧化碳都是酸性氧化物，化學(xué)性質(zhì)具有一定的相似性，鎂和鈉的化學(xué)性質(zhì)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(yīng)的化學(xué)方程式：3Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+MgS（或2Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S，Mg+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgS）．
裝置C中氫氧化鈉溶液的作用是吸收過量二氧化硫，防止污染環(huán)境．
（3）請在圖中畫出制備二氧化硫的發(fā)生裝置，注明儀器名稱，固定儀器省略不畫．
（4）你認為該裝置的不足之處是在A和B之間沒有連接一個干燥裝置、C裝置未與大氣相通、在鎂下方未墊一個不銹鋼片、鎂與玻璃管反應(yīng)、未設(shè)計一個防倒吸裝置（任寫2條）．
Ⅱ．某研究性學(xué)習(xí)小組進行了“實驗室制硅”的研究，查閱資料知：①工業(yè)上在高溫時用碳還原二氧化硅可制得硅；②鎂在點燃的條件下即可與二氧化硅反應(yīng)；③金屬硅化物與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽與四氫化硅；④四氫化硅在空氣中自燃．
他們在實驗報告中記錄著：“…選用合適的物質(zhì)在適宜的條件下充分反應(yīng)，再用足量稀硫酸溶解固體產(chǎn)物；然后過濾，洗滌，干燥，最后稱量…在用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，其產(chǎn)率也只有預(yù)期值的63%左右．”
（5）該小組“實驗室制硅”的化學(xué)方程式是2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si．
（6）你估計“用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花：的原因是金屬鎂與生成的硅繼續(xù)反應(yīng)生成硅化鎂，硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)生成的SiH₄可自燃．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）依據(jù)強酸制備弱酸的原理，結(jié)和物質(zhì)的性質(zhì)，選擇實驗室制備SO₂的試劑；
（2）根據(jù)Mg與CO₂的反應(yīng)知Mg與SO₂反應(yīng)能生成氧化鎂與單質(zhì)硫，但單質(zhì)硫能與鎂反應(yīng)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(jù)反應(yīng)物狀態(tài)及反應(yīng)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(yīng)，在A、B中間應(yīng)加干燥裝置；②Mg能與SiO₂反應(yīng)，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(yīng)，可生成單質(zhì)硅和氧化鎂；
（6）發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，說明生成氣體，應(yīng)為SiH₄．

解答 解：Ⅰ．（1）制取SO₂應(yīng)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(yīng)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(yīng)，反應(yīng)的方程式為3Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+MgS（或2Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S，Mg+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgS），二氧化硫可與堿反應(yīng)，易防止污染空氣，
故答案為：3Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+MgS（或2Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S，Mg+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgS）；吸收過量二氧化硫，防止污染環(huán)境；
（3）實驗室制備二氧化硫的反應(yīng)為固液不加熱制取氣體的反應(yīng)，故可用分液漏斗盛80%的H₂SO₄，用錐形瓶裝固體Na₂SO₃，裝置圖為，
故答案為：；
（4）該裝置中：①A中的水蒸氣會進入B與Mg反應(yīng)，在A、B中間應(yīng)加干燥裝置；②Mg能與SiO₂反應(yīng)，在Mg下方墊一不銹鋼片，隔離Mg和SiO₂；③尾氣處理裝置C試管用膠塞封閉，且無防倒吸裝置，
故答案為：在A和B之間沒有連接一個干燥裝置、C裝置未與大氣相通、在鎂下方未墊一個不銹鋼片、鎂與玻璃管反應(yīng)、未設(shè)計一個防倒吸裝置；
Ⅱ．（5）Mg在點燃的條件下即可與SiO₂反應(yīng)，由題給信息可知類似于鎂和二氧化碳的反應(yīng)，可生成單質(zhì)硅和氧化鎂，反應(yīng)的方程式為2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si，
故答案為：2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si；
（6）發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，說明生成氣體，應(yīng)為SiH₄，原因是發(fā)生2Mg+Si$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₂Si，Mg₂Si+2H₂SO₄═2MgSO₄+SiH₄↑，SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O，金屬鎂與生成的硅繼續(xù)反應(yīng)生成硅化鎂，硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)生成的SiH₄可自燃，
故答案為：金屬鎂與生成的硅繼續(xù)反應(yīng)生成硅化鎂，硅化鎂與稀硫酸反應(yīng)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(yīng)為載體考查了二氧化硫的實驗室制備及性質(zhì)檢驗，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力，題目難度較大．