Question

有三種透明、不溶于水的堅硬固體。A固體在氧氣中完全燃燒只得到一種無色無味氣體，此氣體能使澄清石灰水變渾濁，標準狀況下測得此氣體的密度是氧氣密度的1.375倍。B固體能溶于熱的苛性鈉溶液，再往該溶液中加入過量鹽酸時，析出白色沉淀，此沉淀是一種比H₂CO₃還弱的酸，干燥后為不溶于水的白色粉末。B與石灰石、純堿按一定比例混合加熱后，能得到C，C在高溫時軟化，無固定熔點。根據以上事實，判斷A、B、C各為何物，寫出有關反應的化學方程式。

Answer 1

A為金剛石、B為石英、C為普通玻璃。有關的化學方程式如下：
C＋O₂CO₂，CO₂＋Ca(OH)₂＝CaCO₃↓＋H₂O； SiO₂＋2NaOH＝Na₂SiO₃＋H₂O；
Na₂SiO₃＋2HCl＋H₂O＝H₄SiO₄↓＋2NaCl； H₄SiO₄＝H₂SiO₃＋H₂O；
CaCO₃＋SiO₂CaSiO₃＋CO₂↑； SiO₂＋Na₂CO₃Na₂SiO₃＋CO₂↑

A物質燃燒后產生氣體的相對分子質量為：32×1.375＝44。結合它無色無味且使澄清石灰水變渾濁的性質，可推斷此氣體為CO₂，又因為A為透明不溶于水的堅硬固體，故可判斷A為金剛石。方程式為： C＋O₂CO₂。
B物質能與苛性鈉反應，且所得溶液與鹽酸反應生成一種比H₂CO₃還弱的酸，且這種酸是一種難溶于水的白色固體，故可判斷B為石英。相關方程式為： SiO₂＋2NaOH＝Na₂SiO₃＋H₂O； Na₂SiO₃＋2HCl＋H₂O＝H₄SiO₄↓＋2NaCl； H₄SiO₄＝H₂SiO₃＋H₂O。
C物質由石灰石、純堿、B物質（石英）混合加熱而制得，結合高溫時軟化且無固定熔點，判斷C物質為普通玻璃。相關方程式為：SiO₂＋CaCO₃CaSiO₃＋CO₂↑；SiO₂＋Na₂CO₃Na₂SiO₃＋CO₂↑。
本題考查有關SiO₂、Na₂SiO₃、H₂SiO₃以及玻璃等物質的性質以及推理判斷能力。其突破口是C高溫時軟化，無固定熔點，這是玻璃的特性，由此推知B可能為SiO₂是解題的關鍵。