Question

9．已知二氧化硅，二氧化硫和二氧化碳都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性，镁和钠的化学性质也具有一定的相似性．

Ⅰ．用如上图所示装置进行镁和二氧化硫的实验，其中A是制备二氧化硫的发生装置．
（1）选择制取二氧化硫的合适试剂②③（填序号）．
①10%的硫酸溶液②80%硫酸溶液③亚硫酸钠固体④亚硫酸钙固体
（2）写出装置B中发生反应的化学方程式：3Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+MgS（或2Mg+SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S，Mg+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgS）．
装置C中氢氧化钠溶液的作用是吸收过量二氧化硫，防止污染环境．
（3）请在图中画出制备二氧化硫的发生装置，注明仪器名称，固定仪器省略不画．
（4）你认为该装置的不足之处是在A和B之间没有连接一个干燥装置、C装置未与大气相通、在镁下方未垫一个不锈钢片、镁与玻璃管反应、未设计一个防倒吸装置（任写2条）．
Ⅱ．某研究性学习小组进行了“实验室制硅”的研究，查阅资料知：①工业上在高温时用碳还原二氧化硅可制得硅；②镁在点燃的条件下即可与二氧化硅反应；③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与四氢化硅；④四氢化硅在空气中自燃．
他们在实验报告中记录着：“…选用合适的物质在适宜的条件下充分反应，再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤，洗涤，干燥，最后称量…在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右．”
（5）该小组“实验室制硅”的化学方程式是2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si．
（6）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．

Answer 1

分析 Ⅰ．（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）依据反应物状态及反应条件选择合适的发生装置；
（4）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；
Ⅱ．（5）类似于镁和二氧化碳的反应，可生成单质硅和氧化镁；
（6）发现有爆鸣声和火花，说明生成气体，应为SiH₄．

解答 解：Ⅰ．（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{\;\;△\;\;}}{\;}$MgS）；吸收过量二氧化硫，防止污染环境；
（3）实验室制备二氧化硫的反应为固液不加热制取气体的反应，故可用分液漏斗盛80%的H₂SO₄，用锥形瓶装固体Na₂SO₃，装置图为，
故答案为：；
（4）该装置中：①A中的水蒸气会进入B与Mg反应，在A、B中间应加干燥装置；②Mg能与SiO₂反应，在Mg下方垫一不锈钢片，隔离Mg和SiO₂；③尾气处理装置C试管用胶塞封闭，且无防倒吸装置，
故答案为：在A和B之间没有连接一个干燥装置、C装置未与大气相通、在镁下方未垫一个不锈钢片、镁与玻璃管反应、未设计一个防倒吸装置；
Ⅱ．（5）Mg在点燃的条件下即可与SiO₂反应，由题给信息可知类似于镁和二氧化碳的反应，可生成单质硅和氧化镁，反应的方程式为2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si，
故答案为：2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si；
（6）发现有爆鸣声和火花，说明生成气体，应为SiH₄，原因是发生2Mg+Si$\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：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．

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．