Question

17．在電子工業(yè)中利用鎂制取硅的反應(yīng)為2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si，同時(shí)還會(huì)發(fā)生副反應(yīng)：2Mg+Si$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₂Si，Mg₂Si遇鹽酸會(huì)迅速反應(yīng)生成SiH₄（硅烷），SiH₄在常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體．如圖是進(jìn)行Mg與SiO₂反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置．試回答下列問題：

（1）由于O₂和H₂O（g）的存在對(duì)該實(shí)驗(yàn)有不良影響，所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入X氣體作為保護(hù)氣，在A、B、C三種儀器中應(yīng)加入的試劑分別是①、⑥、②（填序號(hào)）．
①稀硫酸     ②濃硫酸     ③稀鹽酸     ④石灰石      ③純堿     ③鋅粒
（2）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，必須先通入X氣體，再加熱反應(yīng)物，其理由是防止加熱條件下H₂與空氣混合爆炸，當(dāng)引發(fā)反應(yīng)后，移走酒精燈，反應(yīng)仍能繼續(xù)進(jìn)行，其原因是Mg與SiO₂的反應(yīng)是放熱反應(yīng)．
（3）反應(yīng)結(jié)束后，待冷卻至常溫時(shí)，往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸，可觀察到閃亮的火星，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因用化學(xué)方程式可表示為：
①M(fèi)g₂Si+4HCl=2MgCl₂+SiH₄↑，
②SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O．

Answer 1

分析 Mg為活潑金屬，在空氣中點(diǎn)燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應(yīng)，在工業(yè)中利用鎂制取硅：需排盡裝置中的空氣，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入氣體X作為保護(hù)氣，X由稀硫酸制得，根據(jù)題干（1）信息可知，用鋅和稀硫酸制得的氫氣排空裝置中的空氣，氫氣和空氣的混合氣體燃燒會(huì)發(fā)生爆炸，所以反應(yīng)開始前應(yīng)該先通氫氣排盡裝置中的空氣，X為氫氣，通過濃硫酸進(jìn)行干燥，當(dāng)反應(yīng)開始后，移走酒精燈反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，Mg與SiO₂反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，待冷卻至常溫時(shí)，往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸發(fā)生Mg₂Si+4HCl═2MgCl₂+SiH₄↑，SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O．
（1）Mg可以與CO₂、N₂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，Mg與氫氣不能發(fā)生反應(yīng)；制備氫氣用稀硫酸和鋅粒，通過濃硫酸干燥；
（2）不純的氫氣燃燒會(huì)發(fā)生爆炸；Mg與SiO₂反應(yīng)的條件是加熱，反應(yīng)的條件由反應(yīng)放熱維持；
（3）Mg₂Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH₄（硅烷），SiH₄在常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體；

解答 解：（1）Mg可以與CO₂、N₂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，Mg與氫氣不能發(fā)生反應(yīng)，因此可用氫氣作為保護(hù)氣；選用的藥品為稀硫酸和鋅粒，再用濃硫酸干燥，所以C為濃硫酸；
故答案為：①、⑥、②；
（2）裝置中有空氣，若不用氫氣排空裝置中的空氣，氫氣和空氣的混合氣體燃燒會(huì)發(fā)生爆炸，所以反應(yīng)開始前應(yīng)該先通氫氣排盡裝置中的空氣；Mg與SiO₂反應(yīng)的條件是加熱，停止加熱后，反應(yīng)的條件由反應(yīng)放出的熱量維持，
故答案為：防止加熱條件下H₂與空氣混合爆炸；Mg與SiO₂的反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（3）Mg₂Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH₄（硅烷），其反應(yīng)的方程式為：Mg₂Si+4HCI=2MgCl₂+SiH₄↑，SiH₄常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體，反應(yīng)的方程式為SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O，所以往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸，可觀察到閃亮的火星；
故答案為：Mg₂Si+4HCl=2MgCl₂+SiH₄↑；SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備原理和裝置選擇、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)分析判斷，把握物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力．