Question

已知SiO₂、SO₂和CO₂都是酸性氧化物，化學性質具有一定的相似性；鎂和鈉的化學性質也有一定的相似性。

兩個研究性學習小組分別根據不同的微型課題進行研究，其方案如下：

Ⅰ.第一個研究性學習小組用如圖所示的裝置進行鎂與二氧化硫反應的實驗。

(1)實驗室制取二氧化硫類似于制取二氧化碳，在下列物質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)反應后，發現B管壁有淡黃色固體粉末產生，取反應后B中固體溶于稀鹽酸中產生具有臭雞蛋氣味的氣體，寫出B管中發生的有關化學反應方程式：______________________。

(3)你認為該裝置是否有不足之處？______________。如果有，請寫出改進方法：______________________________。

Ⅱ.第二個研究性學習小組進行了“實驗室制硅”的研究，它們以課本為基礎，查閱資料得到以下可供參考的信息：①工業上在高溫時用木炭粉還原二氧化硅可制得硅  ②鎂在點燃條件下即可與二氧化硅反應  ③金屬硅化物與稀硫酸反應生成硫酸鹽與硅烷  ④硅和二氧化硅均不與稀硫酸反應  ⑤硅烷在空氣中能自燃

他們在研究報告中記載著“……選用合適的物質在適宜的條件下充分反應；再用足量稀硫酸溶解固體產物；然后過濾、洗滌、干燥，最后稱量……在用稀硫酸溶解固體產物時，發現有爆鳴聲和火花，其產率也只有預期值的63%左右”。

(4)該小組“實驗室制硅”的化學方程式是_________________________________________。

(5)你估計“用稀硫酸溶解固體產物時，發現有爆鳴聲和火花”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管；②在A、B之間加一個干燥管

(4)2Mg+SiO₂2MgO+Si

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

+SiH₄↑,SiH₄+2O₂SiO₂+2H₂O)

解析:Ⅰ.實驗室利用亞硫酸鹽與強酸反應制SO₂，不同于CO₂的是SO₂具有強還原性，且溶于水，所以應選擇固體亞硫酸鹽與難揮發性強酸反應制取SO₂，酸的濃度較大好些。亞硫酸鈣與硫酸反應會生成硫酸鈣微溶物附著在固體表面阻礙了固體與酸進一步反應。綜上所述，應選擇較濃的H₂SO₄與Na₂SO₃固體反應制取SO₂。分析裝置知，產生的SO₂沒有干燥，水蒸氣會與鎂反應；C試管只能進氣，不能出氣，不能維持氣壓平衡。二氧化硫與鎂反應類似于二氧化碳與鎂反應，產生的硫繼續與鎂反應生成硫化鎂。

Ⅱ.強調“實驗室制法”而不是“工業制法”。根據研究報告知，固體成分主要是硅化鎂，與硫酸反應產生能在空氣中自燃的硅烷。由此推知，用二氧化硅與鎂反應先生成氧化鎂和硅，硅與鎂反應生成硅化鎂。