Question

19．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下裝置對(duì)焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究．

已知：PdCI₂溶液可用于檢驗(yàn)CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+PdCI₂+H₂O═CO₂+2HCI+Pd
（產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁）．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)要通入足夠長時(shí)間的N₂，其原因是要用氮?dú)鈱⒀b置中的空氣排盡，避免空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾．
（2）裝置B的作用是作安全瓶，防止倒吸．
（3）裝置C、D中所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl₂溶液，若裝置C、D中溶液均變渾濁，
且經(jīng)檢測(cè)兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3SiO₂+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2CO₂+2CO+3Si．
（4）該裝置的缺點(diǎn)是沒有尾氣吸收裝置將CO吸收．
（5）資料表明，上述反應(yīng)在焦炭過量時(shí)會(huì)生成副產(chǎn)物SiC．取18g Si0₂和8.4g焦炭充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體13.44L，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，則Si和SiC的物質(zhì)的量之比為2：1．
（6）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明碳酸的酸性比硅酸的強(qiáng)：向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，溶液變渾濁，證明碳酸酸性大于硅酸．

Answer 1

分析 （1）碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進(jìn)行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)要將裝置中的空氣排盡；
（2）根據(jù)裝置圖可知，B裝置可以作安全瓶，防止倒吸；
（3）根據(jù)元素守恒，碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置用來檢驗(yàn)有沒有二氧化碳，D裝置用來檢驗(yàn)一氧化碳；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明既有二氧化碳又有一氧化碳，檢測(cè)兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，根據(jù)元素守恒可寫出化學(xué)方程式；
（4）一氧化碳有毒，有能排放到空氣中，而該裝置沒有尾氣吸收裝置；
（5）取18g Si0₂物質(zhì)的量=$\frac{18g}{60g/mol}$=0.3mol，8.4g焦炭物質(zhì)的量=$\frac{8.4g}{12g/mol}$=0.7mol，充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體13.44L，物質(zhì)的量=$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=0.6mol，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，SiO₂+2C=2CO+Si，Si+C=SiC，依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算；
（6）驗(yàn)證碳酸、硅酸的酸性強(qiáng)弱，產(chǎn)生的CO₂氣體通入硅酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，生成沉淀是硅酸，碳酸酸性強(qiáng)于硅酸．

解答 解：（1）碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進(jìn)行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)要將裝置中的空氣排盡，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)要通人足夠長時(shí)間的N₂，
故答案為：要用氮?dú)鈱⒀b置中的空氣排盡，避免空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾；
（2）根據(jù)裝置圖可知，B裝置可以作安全瓶，防止倒吸，
故答案為：作安全瓶，防止倒吸；
（3）根據(jù)元素守恒，碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置用來檢驗(yàn)有沒有二氧化碳，D裝置用來檢驗(yàn)一氧化碳，所以置C、D中所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl₂溶液；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明既有二氧化碳又有一氧化碳，檢測(cè)兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，根據(jù)元素守恒可知化學(xué)方程式為3SiO₂+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO₂+2CO+3Si，
故答案為：澄清石灰水；PdCl₂溶液；3SiO₂+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO₂+2CO+3Si；
（4）一氧化碳有毒，有能排放到空氣中，而該裝置沒有尾氣吸收裝置將CO吸收，故答案為：沒有尾氣吸收裝置將CO吸收．
（5）取18g Si0₂物質(zhì)的量=$\frac{18g}{60g/mol}$=0.3mol，8.4g焦炭物質(zhì)的量=$\frac{8.4g}{12g/mol}$=0.7mol，充分反應(yīng)后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體13.44L，物質(zhì)的量=$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=0.6mol，假定氣體產(chǎn)物只有CO，固體產(chǎn)物只有Si和SiC，
     SiO₂ +2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO+Si，
0.3mol  0.6mol 0.6mol0.3mol
   Si+C=SiC，
 1      1      1
0.1mol 0.1mol 0.1mol
得到Si和SiC的物質(zhì)的量之比為0.2mol：0.1mol=2：1，
故答案為：2：1；
（6）驗(yàn)證碳酸、硅酸的酸性強(qiáng)弱，產(chǎn)生的CO₂氣體先通過飽和的碳酸氫鈉溶液除去混有的雜質(zhì)氣體，然后再通入硅酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng)CO₂+H₂O+Na₂SiO₃=Na₂CO₃+H₂SiO₃↓，說明酸性H₂CO₃＞H₂SiO₃，
故答案為：向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，溶液變渾濁，證明碳酸酸性大于硅酸．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)探究方法，過程分析判斷，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，注意題干信息的分析判斷應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．