Question

2．在工業(yè)中利用鎂制取硅：2Mg+SiO₂2MgO+Si，同時(shí)有副反應(yīng)發(fā)生：2Mg+SiMg₂Si，Mg₂Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH₄（硅烷），SiH₄在常溫下是一種不穩(wěn)定、易分解的氣體．如圖是進(jìn)行Mg與SiO₂反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置：
（1）由于氧氣的存在對該實(shí)驗(yàn)有較大影響，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入氣體X作為保護(hù)氣，試管中的固體藥品可選用b（填序號）．
a．石灰石　　　b．鋅�！　　　�c．純堿
（2）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，必須先通入X氣體，再加熱反應(yīng)物，其理由是讓氫氣排盡裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中的成分對實(shí)驗(yàn)的影響，
當(dāng)反應(yīng)開始后，移走酒精燈反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，其原因是該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可利用自身放出的熱量維持反應(yīng)進(jìn)行．
（3）反應(yīng)結(jié)束后，待冷卻至常溫時(shí)，往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸．可觀察到閃亮的火星，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因用化學(xué)方程式表示為
①M(fèi)g₂Si+4HCl═2MgCl₂+SiH₄↑；
②SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O．

Answer 1

分析 Mg為活潑金屬，在空氣中點(diǎn)燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應(yīng)，在工業(yè)中利用鎂制取硅：需排盡裝置中的空氣，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入氣體X作為保護(hù)氣，X由稀硫酸制得，根據(jù)題干（1）信息可知，用鋅和稀硫酸制得的氫氣排空裝置中的空氣，氫氣和空氣的混合氣體燃燒會發(fā)生爆炸，所以反應(yīng)開始前應(yīng)該先通氫氣排盡裝置中的空氣，X為氫氣，通過濃硫酸進(jìn)行干燥，當(dāng)反應(yīng)開始后，移走酒精燈反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，Mg與SiO₂反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，待冷卻至常溫時(shí)，往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸發(fā)生Mg₂Si+4HCl═2MgCl₂+SiH₄↑，
SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O．
（1）Mg可以與CO₂、N₂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，Mg與氫氣不能發(fā)生反應(yīng)，依據(jù)X為氫氣選擇藥品；
（2）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)先通入氫氣排出裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中的成分對實(shí)驗(yàn)的影響，然后才能點(diǎn)燃酒精燈，因反應(yīng)放熱，反應(yīng)開始后移走酒精燈，可利用自身放出的熱量維持反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行；
（3）Mg₂Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH₄（硅烷），SiH₄在常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體，反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸會發(fā)生反應(yīng)，Mg₂Si與HCl反應(yīng)生成的SiH₄可自燃，所以會觀察到閃亮的火星．

解答 解：Mg為活潑金屬，在空氣中點(diǎn)燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應(yīng)，在工業(yè)中利用鎂制取硅：需排盡裝置中的空氣，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入氣體X作為保護(hù)氣，X由稀硫酸制得，根據(jù)題干（1）信息可知，用鋅和稀硫酸制得的氫氣排空裝置中的空氣，氫氣和空氣的混合氣體燃燒會發(fā)生爆炸，所以反應(yīng)開始前應(yīng)該先通氫氣排盡裝置中的空氣，X為氫氣，通過濃硫酸進(jìn)行干燥，當(dāng)反應(yīng)開始后，移走酒精燈反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，Mg與SiO₂反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，待冷卻至常溫時(shí)，往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸發(fā)生Mg₂Si+4HCl═2MgCl₂+SiH₄↑，SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O．
（1）Mg可以與CO₂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧化鎂和碳，Mg與氫氣不能發(fā)生反應(yīng)，因此可用氫氣作為保護(hù)氣，選用的藥品為稀硫酸和鋅粒，再用濃硫酸干燥，所以試管中的固體藥品可選用鋅粒，
故答案為：b；
（2）裝置中有空氣，若不用氫氣排空裝置中的空氣，氫氣和空氣的混合氣體燃燒會發(fā)生爆炸，所以反應(yīng)開始前應(yīng)該先通氫氣排盡裝置中的空氣；Mg與SiO₂反應(yīng)的條件是加熱，停止加熱后，反應(yīng)的條件由反應(yīng)放出的熱量維持，
故答案為：讓氫氣排盡裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中的成分對實(shí)驗(yàn)的影響；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可利用自身放出的熱量維持反應(yīng)進(jìn)行；
（3）Mg₂Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH₄（硅烷），其反應(yīng)的方程式為：Mg₂Si+4HCl═2MgCl₂+SiH₄↑，SiH₄常溫下是一種不穩(wěn)定、易自燃的氣體，反應(yīng)的方程式為SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O，所以往反應(yīng)后的混合物中加入稀鹽酸，可觀察到閃亮的火星，
故答案為：Mg₂Si+4HCl═2MgCl₂+SiH₄↑；SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室制備原理和裝置選擇，實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)分析判斷，把握物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力．