Question

9．工業(yè)上通常用碳還原二氧化硅來制取硅，同時生成CO．某實驗小組的同學(xué)認(rèn)為，生成CO是由于反應(yīng)物中碳過量，發(fā)生了反應(yīng)：C+CO₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2CO；如果碳的量不足，則只能生成CO₂．為探究產(chǎn)物中氣體的成分，他們設(shè)計了如下實驗裝置：

已知：PdCl₂溶液可用于檢驗CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+PdCl₂+H₂O═CO₂+2HCl+Pd↓（產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末）．請回答下列問題：
（1）為避免空氣中的某些成分對實驗產(chǎn)生干擾，點燃酒精噴燈加熱前，必須預(yù)先向裝置中通入一段時間的某種氣體作保護氣，該氣體不可以是A （填字母）．
A．干燥的CO₂        B．干燥的Ar
（2）若去掉裝置B，可能出現(xiàn)事故，裝置B的作用是防止倒吸．
（3）裝置C中澄清石灰水的作用是檢驗碳與二氧化硅反應(yīng)是否有CO₂生成．
（4）有人認(rèn)為，如果炭粉不足，則生成物中不可能有CO．為了探究炭粉不足時生成物中氣體的成分，若反應(yīng)物中SiO₂的質(zhì)量為45g，則反應(yīng)物中炭粉質(zhì)量的最大值是9克．
（5）實驗結(jié)果表明：當(dāng)炭粉不足時，澄清石灰水仍然不會變渾濁，而D中產(chǎn)生黑色沉淀．則A中玻璃管內(nèi)反應(yīng)的化學(xué)方程式SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑．其中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量比為1：2．
（6）指導(dǎo)老師認(rèn)為上述裝置有幾處缺點．例如玻璃的成分中含有SiO₂，炭粉與玻璃管反應(yīng)可能會使之炸裂．請你再指出一個缺點：沒有尾氣吸收裝置將CO吸收．

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)，所以實驗時要將裝置中的空氣排盡，且不能引入CO和CO₂；
（2）根據(jù)裝置圖可知，B裝置可以作安全瓶，防止倒吸；
（3）C中裝有的澄清石灰水的作用是檢驗二氧化碳的生成；
（4）炭粉與二氧化硅反應(yīng)的化學(xué)方程式可能是：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑或SiO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+CO₂↑，炭粉不足即炭粉與二氧化硅的物質(zhì)的量之比不大于1：1；
（5）當(dāng)炭粉不足時，澄清石灰水仍然不會變渾濁，而D中產(chǎn)生黑色沉淀，故所得的氣體產(chǎn)物中無二氧化碳，只有CO，據(jù)此寫出化學(xué)方程式，并分析氧化劑和還原劑的比例；
（6）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．

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)，所以實驗時要將裝置中的空氣排盡，且不能引入CO和CO₂，所以實驗時要通人足夠長時間的N₂，故選A；
（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：防止倒吸；
（3）C中裝有的澄清石灰水的作用是檢驗碳與二氧化硅的反應(yīng)是否有二氧化碳的生成，故答案為：檢驗碳與二氧化硅反應(yīng)是否有CO₂生成；
（4）炭粉與二氧化硅反應(yīng)的化學(xué)方程式可能是：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑或SiO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+CO₂↑，炭粉不足即炭粉與二氧化硅的物質(zhì)的量之比不大于1：1，而45g二氧化硅的物質(zhì)的量為n=$\frac{45g}{60g/mol}$=0.75mol，故C的物質(zhì)的量最多為0.75mol，故質(zhì)量最多m=nM=0.75mol×12g/mol=9g，故答案為：9；
（5）當(dāng)炭粉不足時，澄清石灰水仍然不會變渾濁，而D中產(chǎn)生黑色沉淀，故所得的氣體產(chǎn)物中無二氧化碳，只有CO，故化學(xué)方程式為：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑，氧化劑和還原劑之比為1：2，故答案為：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；1：2；
（6）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．

點評 本題考查了物質(zhì)組成的實驗探究方法，過程分析判斷，實驗設(shè)計，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．