Question

19．單質(zhì)硅是半導(dǎo)體材料，也是目前太陽能發(fā)電的核心材料．工業(yè)上利用SiO₂為原料，用還原劑還原可制備單質(zhì)硅．某學(xué)校探究小組利用如圖所示裝置，探究焦炭還原SiO₂制備單質(zhì)硅及過程中生成的氣體產(chǎn)物的成分．
已知反應(yīng)：CO+PdCl₂+H₂O=CO₂+2HCl+Pd↓，溶液變渾濁，金屬鈀呈黑色．回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)前需要先在裝置中通入一段時(shí)間的He，其作用是排盡裝置A中的空氣
（2）裝置B的作用是cd   （填字母）
a．收集氣體  b．檢驗(yàn)氣體  c．安全瓶  d．防止液體倒吸入裝置A中
（3）經(jīng)測定，裝置A中產(chǎn)生CO₂，則裝置C和裝置D分別盛放澄清石灰水和PdCl₂溶液，若焦炭和SiO₂足量，則裝置C中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為先出現(xiàn)白色沉淀，后沉淀溶解，PdCl₂溶液中出現(xiàn)黑色渾濁，則裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑、SiO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+CO₂↑
（4）裝置D的出氣導(dǎo)管放置在酒精燈火焰上方，目的是燃燒有毒尾氣CO，防止污染環(huán)境
（5）試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明碳、硅的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的酸性強(qiáng)弱：向Na₂SiO₃溶液中通入CO₂，生成白色沉淀，證明碳酸酸性大于硅酸．

Answer 1

分析 對焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究，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，利用氦氣排凈裝置內(nèi)的空氣，關(guān)閉活塞，點(diǎn)燃酒精燈發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳，裝置B為安全瓶，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；通過裝置D中PdCl₂溶液檢驗(yàn)一氧化碳生成的生成，最后點(diǎn)燃，防止CO污染空氣，以此解答該題．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)前通He的目的是排盡裝置A中的空氣，以避免氧氣與碳反應(yīng)，故答案為：排盡裝置A中的空氣；
（2）若缺少裝置B，則裝置A與裝置C直接相連，C中的液體會(huì)倒吸進(jìn)入裝置A中，導(dǎo)致熱的試管炸裂，則起到安全瓶的作用，故答案為：cd；
（3）CO₂與澄清石灰水反應(yīng)先生成CaCO₃白色沉淀，繼續(xù)反應(yīng)生成Ca（HCO₃）₂，沉淀溶解，裝置C中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為先出現(xiàn)白色沉淀，后沉淀溶解，由裝置C、D中現(xiàn)象可知，反應(yīng)生成CO和CO₂，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑、SiO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+CO₂↑，
故答案為：澄清石灰水；先出現(xiàn)白色沉淀，后沉淀溶解；SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑、SiO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+CO₂↑；
（4）裝置A中反應(yīng)生成的CO有毒，可通過燃燒使其轉(zhuǎn)化為無毒的物質(zhì)，防止污染環(huán)境，故答案為：燃燒有毒尾氣CO，防止污染環(huán)境；
（5）碳酸與Na₂SiO₃反應(yīng)生成硅酸的原理是強(qiáng)酸制弱酸，可向Na₂SiO₃溶液中通入CO₂，生成白色沉淀，證明碳酸酸性大于硅酸，故答案為：向Na₂SiO₃溶液中通入CO₂，生成白色沉淀，證明碳酸酸性大于硅酸．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的制備以及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的探究，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，注意把握�?shí)驗(yàn)的原理、操作的方法以及物質(zhì)的性質(zhì)，難度中等．