Question

6．已知SiO₂、SO₂和CO₂都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定相似性．
I、用如图所示装置进行Mg与SO₂反应的实验．
（1）选择制取SO₂的合适试剂②③．
①10%的H₂SO₄溶液      ②70%的H₂SO₄溶液
③Na₂SO₃固体              ④CaSO₃固体
（2）写出装置B中发生的主要反应的化学方程式3Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+MgS（或2Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S，Mg+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgS．装置C中NaOH溶液的作用是吸收过量二氧化硫，防止污染环境．
（3）该装置仍有不足之处，请说明在在A和B之间没有连接一个干燥装置、C装置未与大气相通、在镁下方未垫一个不锈钢片、镁与玻璃管反应、未设计一个防倒吸装置．
Ⅱ、某研究小组进行了“实验室制Si”的研究，它们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的四条信息：
①Mg在加热的条件下即可与SiO₂反应
②金属硅化物与稀H₂SO₄反应生成硫酸盐与SiH₄
③Si和SiO₂均不与稀H₂SO₄反应
④SiH₄在空气中自燃
他们在研究报告中记载着“…选用合适的物质在适宜的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量…在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右”．
（4）你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是（用化学方程式说明）：?①2Mg+Si$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₂Si②Mg₂Si+2H₂SO₄═2MgSO₄+SiH₄↑③SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）依据强酸制备弱酸的原理，结和物质的性质，选择实验室制备SO₂的试剂；
（2）根据Mg与CO₂的反应知Mg与SO₂反应能生成氧化镁与单质硫，但单质硫能与镁反应生成硫化镁；二氧化硫有毒，不能直接排放到空气中，可用氢氧化钠吸收过量的二氧化硫；
（3）该装置中：①A中的水蒸气会进入B与Mg反应，在A、B中间应加干燥装置；②Mg能与SiO₂反应，在Mg下方垫一不锈钢片，隔离Mg和SiO₂；③尾气处理装置C试管用胶塞封闭，且无防倒吸装置；
（4）发现有爆鸣声和火花，说明生成气体，应为SiH₄．

解答 解：（1）制取SO₂应用浓H₂SO₄和亚硫酸盐，选项中不可选用CaSO₃，因为CaSO₃微溶于水，会附在固体表面，阻碍反应进行，
故答案为：②③；
（2）Mg具有还原性，SO₂具有氧化性，两者发生氧化还原反应，反应的方程式为3Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+MgS（或2Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S，Mg+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgS），二氧化硫可与碱反应，易防止污染空气，
故答案为：3Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+MgS（或2Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S，Mg+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgS；吸收过量二氧化硫，防止污染环境；
（3）该装置中：①A中的水蒸气会进入B与Mg反应，在A、B中间应加干燥装置；②Mg能与SiO₂反应，在Mg下方垫一不锈钢片，隔离Mg和SiO₂；③尾气处理装置C试管用胶塞封闭，且无防倒吸装置，
故答案为：在A和B之间没有连接一个干燥装置、C装置未与大气相通、在镁下方未垫一个不锈钢片、镁与玻璃管反应、未设计一个防倒吸装置．
（4）发现有爆鸣声和火花，说明生成气体，应为SiH₄，原因是发生2Mg+Si$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₂Si，Mg₂Si+2H₂SO₄═2MgSO₄+SiH₄↑，SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O，金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁，硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH₄可自燃，
故答案为：2Mg+Si$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₂Si，Mg₂Si+2H₂SO₄═2MgSO₄+SiH₄↑，SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O．

点评 本题为信息题，以镁和二氧化硅的反应为载体考查了二氧化硫的实验室制备及性质检验，侧重培养学生分析问题解决问题的能力，题目难度较大．