Question

9．工业上通常用碳还原二氧化硅来制取硅，同时生成CO．某实验小组的同学认为，生成CO是由于反应物中碳过量，发生了反应：C+CO₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2CO；如果碳的量不足，则只能生成CO₂．为探究产物中气体的成分，他们设计了如下实验装置：

已知：PdCl₂溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO+PdCl₂+H₂O═CO₂+2HCl+Pd↓（产生黑色金属钯粉末）．请回答下列问题：
（1）为避免空气中的某些成分对实验产生干扰，点燃酒精喷灯加热前，必须预先向装置中通入一段时间的某种气体作保护气，该气体不可以是A （填字母）．
A．干燥的CO₂        B．干燥的Ar
（2）若去掉装置B，可能出现事故，装置B的作用是防止倒吸．
（3）装置C中澄清石灰水的作用是检验碳与二氧化硅反应是否有CO₂生成．
（4）有人认为，如果炭粉不足，则生成物中不可能有CO．为了探究炭粉不足时生成物中气体的成分，若反应物中SiO₂的质量为45g，则反应物中炭粉质量的最大值是9克．
（5）实验结果表明：当炭粉不足时，澄清石灰水仍然不会变浑浊，而D中产生黑色沉淀．则A中玻璃管内反应的化学方程式SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑．其中氧化剂与还原剂的物质的量比为1：2．
（6）指导老师认为上述装置有几处缺点．例如玻璃的成分中含有SiO₂，炭粉与玻璃管反应可能会使之炸裂．请你再指出一个缺点：没有尾气吸收装置将CO吸收．

Answer 1

分析 （1）碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气反应，所以实验时要将装置中的空气排尽，且不能引入CO和CO₂；
（2）根据装置图可知，B装置可以作安全瓶，防止倒吸；
（3）C中装有的澄清石灰水的作用是检验二氧化碳的生成；
（4）炭粉与二氧化硅反应的化学方程式可能是：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑或SiO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+CO₂↑，炭粉不足即炭粉与二氧化硅的物质的量之比不大于1：1；
（5）当炭粉不足时，澄清石灰水仍然不会变浑浊，而D中产生黑色沉淀，故所得的气体产物中无二氧化碳，只有CO，据此写出化学方程式，并分析氧化剂和还原剂的比例；
（6）一氧化碳有毒，有能排放到空气中，而该装置没有尾气吸收装置．

解答 解：（1）碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气反应，所以实验时要将装置中的空气排尽，且不能引入CO和CO₂，所以实验时要通人足够长时间的N₂，故选A；
（2）根据装置图可知，B装置可以作安全瓶，防止倒吸，
故答案为：防止倒吸；
（3）C中装有的澄清石灰水的作用是检验碳与二氧化硅的反应是否有二氧化碳的生成，故答案为：检验碳与二氧化硅反应是否有CO₂生成；
（4）炭粉与二氧化硅反应的化学方程式可能是：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑或SiO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+CO₂↑，炭粉不足即炭粉与二氧化硅的物质的量之比不大于1：1，而45g二氧化硅的物质的量为n=$\frac{45g}{60g/mol}$=0.75mol，故C的物质的量最多为0.75mol，故质量最多m=nM=0.75mol×12g/mol=9g，故答案为：9；
（5）当炭粉不足时，澄清石灰水仍然不会变浑浊，而D中产生黑色沉淀，故所得的气体产物中无二氧化碳，只有CO，故化学方程式为：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑，氧化剂和还原剂之比为1：2，故答案为：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑；1：2；
（6）一氧化碳有毒，有能排放到空气中，而该装置没有尾气吸收装置将CO吸收，
故答案为：没有尾气吸收装置将CO吸收．

点评 本题考查了物质组成的实验探究方法，过程分析判断，实验设计，注意题干信息的分析判断应用，掌握基础是关键，题目难度中等．