Question

【題目】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)也具有一定的相似性。

Ⅰ．用上圖所示裝置進(jìn)行Mg和SO2的實(shí)驗(yàn)，其中A是制備SO2的發(fā)生裝置。用80%的H2SO4溶液與Na2SO3固體制取SO2 。

（1） 寫出裝置B中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________。裝置C中NaOH溶液的作用是___。

（2）你認(rèn)為該裝置不足之處是什么？__________________________只要答出兩點(diǎn)即可）。

Ⅱ．某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了“實(shí)驗(yàn)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信息：①工業(yè)上在高溫時(shí)用C還原SiO2可制得Si 　②Mg在點(diǎn)燃的條件下即可與SiO2反應(yīng) ③金屬硅化物與稀H2SO4反應(yīng)生成硫酸鹽與SiH4④Si和SiO2均不與稀H2SO4反應(yīng) ⑤SiH4在空氣中自燃他們?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；然后過濾、洗滌、干燥；最后稱量……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”。

（3） 該小組“實(shí)驗(yàn)室制Si”的化學(xué)方程式是______________________________________。

（4）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

【答案】3Mg+SO2 = 2MgO+MgS 吸收多余的SO2，防止污染環(huán)境 在A和B之間沒有連接一干燥裝置；C裝置未與大氣相通；在鎂下方未墊一不銹鋼片，鎂與玻璃管反應(yīng)；未設(shè)計(jì)一防倒吸裝置 2Mg+SiO22MgO+Si 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可自燃或用化學(xué)方程式表示：2Mg+SiMg2Si Mg2Si+2H2SO4＝MgSO4+SiH4↑SiH4+2O2=SiO2+2H2O

【解析】

我們熟悉Mg與CO2反應(yīng)，現(xiàn)在要寫出Mg與SO2反應(yīng)，顯然需使用類推法。

所以2Mg+SO2=2MgO+S，同時(shí)還應(yīng)考慮物質(zhì)性質(zhì)的差異性，即生成的S還能繼續(xù)與Mg反應(yīng)生成MgS。

在分析裝置的不足時(shí)，需要考慮氣體與熱的固體反應(yīng)需干燥，氣體排出時(shí)需保持內(nèi)外壓強(qiáng)的平衡，易溶于水氣體用液體吸收時(shí)需防倒吸，以及活潑金屬鎂與硬質(zhì)玻璃管成分SiO2的反應(yīng)等。

同樣，Mg與SiO2的反應(yīng)也采用類推法，起初生成Si和MgO，后來Si與Mg繼續(xù)反應(yīng)生成Mg2Si，至于此反應(yīng)的產(chǎn)物，題中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也給了我們暗示。

Ⅰ．（1）裝置B中發(fā)生的是Mg與SO2的反應(yīng)，首先發(fā)生置換反應(yīng)，生成MgO和S，S再與Mg反應(yīng)生成MgS，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式3Mg+SO2 =2MgO+MgS。

答案為：3Mg+SO2 =2MgO+MgS；

SO2是污染環(huán)境的氣體，需進(jìn)行尾氣處理。裝置C中NaOH溶液的作用是吸收多余的SO2，防止污染環(huán)境。

答案為：吸收多余的SO2，防止污染環(huán)境。

（2）該裝置不足之處是：在A和B之間沒有連接一干燥裝置；C裝置未與大氣相通；在鎂下方未墊一不銹鋼片，鎂與玻璃管反應(yīng)；未設(shè)計(jì)一防倒吸裝置。

答案為：在A和B之間沒有連接一干燥裝置；C裝置未與大氣相通；在鎂下方未墊一不銹鋼片，鎂與玻璃管反應(yīng)；未設(shè)計(jì)一防倒吸裝置。

Ⅱ．（3） 該小組“實(shí)驗(yàn)室制Si”的化學(xué)方程式是2Mg+SiO22MgO+Si。

答案為：2Mg+SiO22MgO+Si。

（4）“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。或用化學(xué)方程式表示：2Mg+SiMg2Si，Mg2Si+2H2SO4＝MgSO4+SiH4↑，SiH4+2O2=SiO2+2H2O。

答案為：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。或用化學(xué)方程式表示：2Mg+SiMg2Si，Mg2Si+2H2SO4＝MgSO4+SiH4↑，

SiH4+2O2=SiO2+2H2O。