Question

15．已知SiO₂、SO₂和CO₂都是酸性氧化物，化學(xué)性質(zhì)具有一定的相似性；Mg和Na的化學(xué)性質(zhì)也具有一定相似性．
I、用如圖所示裝置進(jìn)行Mg與SO₂反應(yīng)的實驗．
（1）選擇制取SO₂的合適試劑②③．
①10%的H₂SO₄溶液      ②70%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(yīng)的化學(xué)方程式2Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S．裝置C中NaOH溶液的作用是吸收多余的SO₂，防止污染環(huán)境．
（3）該裝置仍有不足之處，請說明在A和B之間缺少干燥裝置；C裝置沒有與大氣相通；未設(shè)計一個防倒吸裝置．
Ⅱ、某研究小組進(jìn)行了“實驗室制Si”的研究，它們以課本為基礎(chǔ)，查閱資料得到以下可供參考的四條信息：
①Mg在加熱的條件下即可與SiO₂反應(yīng)
②金屬硅化物與稀H₂SO₄反應(yīng)生成硫酸鹽與SiH₄
③Si和SiO₂均不與稀H₂SO₄反應(yīng)
④SiH₄在空氣中自燃
他們在研究報告中記載著“…選用合適的物質(zhì)在適宜的條件下充分反應(yīng)；再用足量稀硫酸溶解固體產(chǎn)物；然后過濾、洗滌、干燥；最后稱量…在用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，其產(chǎn)率也只有預(yù)期值的63%左右”．
（4）該小組“實驗室制Si”的化學(xué)方程式是2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si．
（5）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（用化學(xué)方程式說明）：2Mg+Si=Mg₂Si、Mg₂Si+2H₂SO₄=2MgSO₄+SiH₄↑、SiH₄+2O₂=SiO₂+2H₂O．

Answer 1

分析 I、（1）硫酸鈣微溶于水，所以不能用于制取二氧化硫氣體，因為二氧化硫是易溶于水的氣體，所以選用較濃的硫酸，制取SO₂應(yīng)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(yīng)；
（3）該裝置中：鎂能和水反應(yīng)，制取的二氧化硫中含有水蒸氣，對鎂和二氧化硫的反應(yīng)有影響．而且最后的C裝置沒有與大氣相通，容易出現(xiàn)危險，且無防倒吸裝置；
Ⅱ、（4）類似于鎂和二氧化碳的反應(yīng)，鎂在加熱的條件下即可和二氧化硅反應(yīng)生成單質(zhì)硅和氧化鎂；
（5）發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，說明生成氣體，應(yīng)為SiH₄，原因是鎂和硅反應(yīng)生成硅化鎂，硅化鎂和硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂和四氫化硅，四氫化硅能自燃．

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，因為反應(yīng)生成的CaSO₄微溶于水，會附在固體表面，阻礙反應(yīng)進(jìn)行，二氧化硫是易溶于水的氣體，所以選用較濃的硫酸，
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2Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S，二氧化硫可與堿反應(yīng)，易防止污染空氣，
故答案為：2Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S；吸收多余的SO₂，防止污染環(huán)境；
（3）該裝置中：①A中的水蒸氣會進(jìn)入B與Mg反應(yīng)，在A、B中間應(yīng)加干燥裝置；②尾氣處理裝置C試管用膠塞封閉，且無防倒吸裝置，
故答案為：在A和B之間缺少干燥裝置；C裝置沒有與大氣相通；未設(shè)計一個防倒吸裝置；
Ⅱ、（4）Mg在點燃的條件下即可與SiO₂反應(yīng)，由題給信息可知類似于鎂和二氧化碳的反應(yīng)，可生成單質(zhì)硅和氧化鎂，反應(yīng)的方程式為2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si，
故答案為：2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si；
（5）發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花，說明生成氣體，應(yīng)為SiH₄，原因是發(fā)生2Mg+Si$\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：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(yīng)為載體綜合考查學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Γ瑸楦呖汲Ｒ婎}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，題目難度中等．