Question

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；鎂和鈉的化學(xué)性質(zhì)也有一定的相似性。

兩個(gè)研究性學(xué)習(xí)小組分別根據(jù)不同的微型課題進(jìn)行研究，其方案如下：

Ⅰ.第一個(gè)研究性學(xué)習(xí)小組用如圖所示的裝置進(jìn)行鎂與二氧化硫反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。

(1)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化硫類(lèi)似于制取二氧化碳，在下列物質(zhì)中選擇合適的試劑制取二氧化硫：______________________。

A.10%的硫酸                      B.80%的硫酸

C.濃鹽酸                             D.稀硝酸

E.亞硫酸鈉固體                    F.亞硫酸鈣固體

G.飽和亞硫酸鈉溶液

(2)反應(yīng)后，發(fā)現(xiàn)B管壁有淡黃色固體粉末產(chǎn)生，取反應(yīng)后B中固體溶于稀鹽酸中產(chǎn)生具有臭雞蛋氣味的氣體，寫(xiě)出B管中發(fā)生的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式：______________________。

(3)你認(rèn)為該裝置是否有不足之處？______________。如果有，請(qǐng)寫(xiě)出改進(jìn)方法：______________________________。

Ⅱ.第二個(gè)研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了“實(shí)驗(yàn)室制硅”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信息：①工業(yè)上在高溫時(shí)用木炭粉還原二氧化硅可制得硅  ②鎂在點(diǎn)燃條件下即可與二氧化硅反應(yīng)  ③金屬硅化物與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽與硅烷  ④硅和二氧化硅均不與稀硫酸反應(yīng)  ⑤硅烷在空氣中能自燃

他們?cè)谘芯繄?bào)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(guò)濾、洗滌、干燥，最后稱(chēng)量……在用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時(shí)，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(shí)驗(yàn)室制硅”的化學(xué)方程式是_________________________________________。

(5)你估計(jì)“用稀硫酸溶解固體產(chǎn)物時(shí)，發(fā)現(xiàn)有爆鳴聲和火花”的原因是_________________。

Answer 1

(1)B、E

(2)2Mg+SO₂2MgO+S,S+MgMgS

(3)有  ①C試管的塞子換成雙孔塞，另一孔插入一根直導(dǎo)管；②在A、B之間加一個(gè)干燥管

(4)2Mg+SiO₂2MgO+Si

(5)金屬鎂與生成的硅繼續(xù)反應(yīng)生成硅化鎂，硅化鎂與稀H₂SO₄反應(yīng)生成的SiH₄可自燃(或用反應(yīng)式說(shuō)明：2Mg+SiO₂2MgO+Si,2Mg+SiMg₂Si,Mg₂Si+2H₂SO₄2MgSO₄

+SiH₄↑,SiH₄+2O₂SiO₂+2H₂O)

解析:Ⅰ.實(shí)驗(yàn)室利用亞硫酸鹽與強(qiáng)酸反應(yīng)制SO₂，不同于CO₂的是SO₂具有強(qiáng)還原性，且溶于水，所以應(yīng)選擇固體亞硫酸鹽與難揮發(fā)性強(qiáng)酸反應(yīng)制取SO₂，酸的濃度較大好些。亞硫酸鈣與硫酸反應(yīng)會(huì)生成硫酸鈣微溶物附著在固體表面阻礙了固體與酸進(jìn)一步反應(yīng)。綜上所述，應(yīng)選擇較濃的H₂SO₄與Na₂SO₃固體反應(yīng)制取SO₂。分析裝置知，產(chǎn)生的SO₂沒(méi)有干燥，水蒸氣會(huì)與鎂反應(yīng)；C試管只能進(jìn)氣，不能出氣，不能維持氣壓平衡。二氧化硫與鎂反應(yīng)類(lèi)似于二氧化碳與鎂反應(yīng)，產(chǎn)生的硫繼續(xù)與鎂反應(yīng)生成硫化鎂。

Ⅱ.強(qiáng)調(diào)“實(shí)驗(yàn)室制法”而不是“工業(yè)制法”。根據(jù)研究報(bào)告知，固體成分主要是硅化鎂，與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生能在空氣中自燃的硅烷。由此推知，用二氧化硅與鎂反應(yīng)先生成氧化鎂和硅，硅與鎂反應(yīng)生成硅化鎂。