Question

20．鎂是一種很活潑的金屬，常用作脫硫劑、脫氧劑．在電子工業(yè)中利用鎂與二氧化硅反應(yīng)制取硅．
（1）甲圖是進(jìn)行Mg與SiO₂反應(yīng)的實驗裝置．

Ⅰ．由于O₂的存在對該實驗有較大影響，實驗中應(yīng)通入X氣體作為保護(hù)氣．X氣體應(yīng)選用①CO₂、②N₂、③H₂中的③（填物質(zhì)的化學(xué)式）．
Ⅱ．實驗開始時必須先通氣體X，再接通電源加熱反物．其理由是趕盡空氣，防止加熱條件下H₂與空氣混合爆炸；當(dāng)反應(yīng)引發(fā)后，切斷電源，反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，其原因是Mg與SiO₂的反應(yīng)是放熱反應(yīng)．
（2）乙圖所示裝置進(jìn)行的實驗如下：先關(guān)閉K，使A中反應(yīng)進(jìn)行，加熱玻璃管C，可觀察到C管中發(fā)出耀眼白光，產(chǎn)生白煙，管壁上附著有淡黃色物質(zhì)．實驗完成后將C管中固體全部加入鹽酸中，有臭雞蛋氣味的氣體生成．請回答：
①C中全部產(chǎn)物有MgO、S、MgS；
②本實驗先使A中反應(yīng)進(jìn)行，再加熱C裝置，其目的是趕盡空氣，防止空氣氧化鎂粉；
③停止實驗時，先打開K，再停止滴加濃硫酸，熄滅酒精燈．橡膠氣膽B(tài)在實驗中的作用是防止C管降溫時因氣體壓強(qiáng)減小而引起D中溶液的倒流．
④C中的Mg應(yīng)放在不銹鋼墊片上而不能直接接觸管壁，請用化學(xué)方程式解釋原因2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si．

Answer 1

分析 （1）Ⅰ．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)；
Ⅱ．（不純的氫氣燃燒會發(fā)生爆炸；Mg與SiO₂反應(yīng)的條件是加熱，切斷電源后，反應(yīng)的條件由反應(yīng)放熱維持；
（2）①濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫氣體，二氧化硫與Mg反應(yīng)，生成淡黃色固體S，臭雞蛋氣味的氣體為硫化氫，因此二氧化硫與Mg反應(yīng)產(chǎn)物為MgS．根據(jù)元素守恒可知，另外一種產(chǎn)物為氧化鎂；
②Mg能與空氣中的氧氣、氮氣及二氧化碳反應(yīng)，C中發(fā)生反應(yīng)前需要除去裝置內(nèi)的空氣；
③打開K，將空氣充入反應(yīng)反應(yīng)體系，可平衡容器內(nèi)外壓強(qiáng)，防止倒吸；
④玻璃的主要成分含有二氧化硅，Mg也能和二氧化硅反應(yīng)生成氧化鎂和硅，結(jié)合原子守恒，寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答 解：（1）Ⅰ．Mg可以與CO₂、N₂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂、2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，Mg與氫氣不能發(fā)生反應(yīng)，因此可用氫氣作為保護(hù)氣，故選③；
Ⅱ．裝置中有空氣，若不用氫氣排空裝置中的空氣，氫氣和空氣的混合氣體燃燒會發(fā)生爆炸；Mg與SiO₂反應(yīng)的條件是加熱，切斷電源后，反應(yīng)的條件由反應(yīng)放熱維持，
故答案為：防止加熱條件下H₂與空氣混合爆炸；Mg與SiO₂的反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（2）①濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫氣體，二氧化硫與Mg反應(yīng)，生成淡黃色固體S，臭雞蛋氣味的氣體為硫化氫，因此二氧化硫與Mg反應(yīng)產(chǎn)物為MgS．根據(jù)元素守恒可知，另外一種產(chǎn)物為MgO，
故答案為：MgO、S、MgS；
②在加熱C裝置前，需要使A中反應(yīng)進(jìn)行，這樣可以利用SO2除去裝置內(nèi)的空氣，防止鎂與空氣中的氧氣、氮氣及二氧化碳反應(yīng)，故答案為：趕盡空氣，防止空氣氧化鎂粉；
③停止實驗后，溫度降低導(dǎo)致體系內(nèi)部壓強(qiáng)減小，容易發(fā)生倒吸，打開K，將空氣充入反應(yīng)反應(yīng)體系，可平衡容器內(nèi)外壓強(qiáng)，防止倒吸，
故答案為：防止C管降溫時因氣體壓強(qiáng)減小，而引起D中溶液倒流；
④Mg與玻璃中的二氧化硅在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si，故答案為：2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si．

點評 本題考查了物質(zhì)實驗室制備原理和裝置選擇，實驗步驟的設(shè)計分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．