Question

在电子工业中利用镁制取硅的反应为2Mg+SiO₂

△  .

2MgO+Si，同时会发生副反应：2Mg+Si

△  .

Mg₂Si，Mg₂Si遇盐酸迅速反应生成SiH₄（硅烷），SiH₄在常温下是一种不稳定、易自燃的气体．如图1是进行Mg与SiO₂反应的实验装置．试回答下列问题．
（1）由于O₂和H₂O（g）的存在对该实验有不良影响，实验中应通入X气体作为保护气．在A、B、C三种仪器中反应开始前的 试剂分别是：A

 

，B

 

，C

 

（填序号）．
①稀硫酸 ②浓硫酸 ③稀盐酸 ④石灰石 ⑤纯碱 ⑥锌粒
（2）实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是

 

；当反应引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，其原因是

 

．
（3）反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为：①

 

，②

 

．
（4）这样制得的硅会混有杂质（如SiO2等）而称粗硅，有人设计了如图2下流程进行提纯：
其中涉及的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）Mg可以与CO₂、N₂发生化学反应，Mg与氢气不能发生反应；制备氢气用稀硫酸和锌粒，通过浓硫酸干燥；
（2）不纯的氢气燃烧会发生爆炸；Mg与SiO₂反应的条件是加热，反应的条件由反应放热维持；
（3）Mg₂Si遇盐酸迅速反应生成SiH₄（硅烷），SiH₄在常温下是一种不稳定、易自燃的气体；
（4）硅会混有杂质（如SiO₂等）而称粗硅，Si与氯气反应生成生成四氯化硅，再用氢气还原四氯化硅得到纯净的Si．

解答： 解：（1）Mg可以与CO₂、N₂发生化学反应，Mg与氢气不能发生反应，因此可用氢气作为保护气；选用的药品为稀硫酸和锌粒，再用浓硫酸干燥，所以C为浓硫酸；
故答案为：①、⑥、②；
（2）装置中有空气，若不用氢气排空装置中的空气，氢气和空气的混合气体燃烧会发生爆炸，所以反应开始前应该先通氢气排尽装置中的空气；Mg与SiO₂反应的条件是加热，停止加热后，反应的条件由反应放出的热量维持，
故答案为：防止加热条件下H₂与空气混合爆炸；Mg与SiO₂的反应是放热反应；
（3）Mg₂Si遇盐酸迅速反应生成SiH₄（硅烷），其反应的方程式为：Mg₂Si+4H₂O=2Mg（OH）₂↓+SiH₄，SiH₄常温下是一种不稳定、易自燃的气体，反应的方程式为SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O，所以往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星；
故答案为：Mg₂Si+4H₂O=2Mg（OH）₂↓+SiH₄；SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O；
（4）硅会混有杂质（如SiO₂等）而称粗硅，Si与氯气反应生成生成四氯化硅，则反应的方程式为：Si+2Cl₂

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SiCl₄，再用氢气还原四氯化硅得到纯净的Si，其反应的方程式为：SiCl₄+2H₂

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Si+4HCl；
故答案为：Si+2Cl₂

△   .

SiCl₄、SiCl₄+2H₂

△   .

Si+4HCl．

点评：本题考查了物质的制备原理和装置选择、实验步骤的设计分析判断，把握物质的性质是解题关键，题目难度中等，侧重于考查学生的实验探究能力．