Question

17．在电子工业中利用镁制取硅的反应为2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si，同时还会发生副反应：2Mg+Si$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₂Si，Mg₂Si遇盐酸会迅速反应生成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，所以实验中应通入X气体作为保护气，在A、B、C三种仪器中应加入的试剂分别是①、⑥、②（填序号）．
①稀硫酸     ②浓硫酸     ③稀盐酸     ④石灰石      ③纯碱     ③锌粒
（2）实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是防止加热条件下H₂与空气混合爆炸，当引发反应后，移走酒精灯，反应仍能继续进行，其原因是Mg与SiO₂的反应是放热反应．
（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可表示为：
①Mg₂Si+4HCl=2MgCl₂+SiH₄↑，
②SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O．

Answer 1

分析 Mg为活泼金属，在空气中点燃可以和O₂、CO₂、H₂O反应，在工业中利用镁制取硅：需排尽装置中的空气，实验中应通入气体X作为保护气，X由稀硫酸制得，根据题干（1）信息可知，用锌和稀硫酸制得的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，X为氢气，通过浓硫酸进行干燥，当反应开始后，移走酒精灯反应能继续进行，Mg与SiO₂反应是放热反应，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发生Mg₂Si+4HCl═2MgCl₂+SiH₄↑，SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O．
（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；

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+4HCI=2MgCl₂+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+4HCl=2MgCl₂+SiH₄↑；SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O；

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．