Question

4．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖裝置對(duì)焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究．

已知：PdCl₂溶液可用于檢驗(yàn)CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+PdCl₂+H₂O═CO₂+2HCl+Pd↓（產(chǎn)生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁）．
（1）實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：
①點(diǎn)燃酒精噴燈 
②檢查裝置的氣密性 
③通入N₂一段時(shí)間
④向A的硬質(zhì)玻璃管中裝入焦炭（過(guò)量）與二氧化硅混合物共m g則正確的操作順序是②④③①．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)要通入足夠長(zhǎng)時(shí)間的N₂，其原因是要用氮?dú)鈱⒀b置中的空氣排盡，避免空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾．
（3）裝置D中所盛試劑為C（填序號(hào)）
A．NaOH溶液        B．Ca（OH）₂溶液          C．PdCl₂溶液         D．稀H₂SO₄溶液
（4）若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經(jīng)檢測(cè)兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為3SiO₂+4C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO₂+2CO+3Si．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，C裝置增重ng，求m g混合物中SiO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{45n}{22}$×100%．

Answer 1

分析 某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖裝置對(duì)焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究，碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進(jìn)行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)要將裝置中的空氣排盡，利用氮?dú)馀艃粞b置內(nèi)的空氣，關(guān)閉活塞K，點(diǎn)燃酒精燈發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳，裝置B為安全瓶，根據(jù)元素守恒，碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置用來(lái)檢驗(yàn)有沒(méi)有二氧化碳，D裝置用來(lái)檢驗(yàn)一氧化碳；通過(guò)裝置D中PdCl₂溶液檢驗(yàn)一氧化碳生成的生成，
（1）實(shí)驗(yàn)步驟為②檢查裝置的氣密性，④向A的硬質(zhì)玻璃管中裝入焦炭（過(guò)量）與二氧化硅混合物共m g，③通入N₂一段時(shí)間，①點(diǎn)燃酒精噴燈；
（2）碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進(jìn)行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)要將裝置中的空氣排盡，利用氮?dú)馀艃粞b置內(nèi)的空氣；
（3）根據(jù)元素守恒，碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置用來(lái)檢驗(yàn)有沒(méi)有二氧化碳，D裝置用來(lái)檢驗(yàn)一氧化碳；
（4）若裝置C、D中溶液均變渾濁，說(shuō)明既有二氧化碳又有一氧化碳，檢測(cè)兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，根據(jù)元素守恒可寫(xiě)出化學(xué)方程式；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，C裝置增重ng為吸收的二氧化碳質(zhì)量，兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等計(jì)算得到一氧化碳和二氧化碳物質(zhì)的量，化學(xué)方程式計(jì)算得到二氧化硅質(zhì)量，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)步驟為②檢查裝置的氣密性，④向A的硬質(zhì)玻璃管中裝入焦炭（過(guò)量）與二氧化硅混合物共m g，③通入N₂一段時(shí)間，①點(diǎn)燃酒精噴燈，正確的操作順序?yàn)椋孩冖堍邰�，故答案為：②④③①�?br />（2）碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進(jìn)行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)要將裝置中的空氣排盡，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)要通人足夠長(zhǎng)時(shí)間的N₂，
故答案為：要用氮?dú)鈱⒀b置中的空氣排盡，避免空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾；
（3）根據(jù)元素守恒，碳與二氧化硅反應(yīng)可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C裝置用來(lái)檢驗(yàn)有沒(méi)有二氧化碳，D裝置用來(lái)檢驗(yàn)一氧化碳，所以置C、D中所盛試劑分別為澄清石灰水、PdCl₂溶液，
故答案為：C；
（4）若裝置C、D中溶液均變渾濁，說(shuō)明既有二氧化碳又有一氧化碳，檢測(cè)兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，根據(jù)元素守恒可知化學(xué)方程式為3SiO₂+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO₂+2CO+3Si，
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，C裝置增重ng為吸收的二氧化碳質(zhì)量，兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等計(jì)算得到一氧化碳和二氧化碳物質(zhì)的量，
n（CO₂）=n（CO）=$\frac{ng}{44g/mol}$=$\frac{n}{44}$mol，
3SiO₂+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO₂+2CO+3Si，
3                      2
n                    $\frac{n}{44}$mol
n=$\frac{3n}{88}$mol，
二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{3n}{88}mol×60g/mol}{mg}$×100%=$\frac{45n}{22}$×100%，
故答案為：3SiO₂+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO₂+2CO+3Si；$\frac{45n}{22}$×100%

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)探究反應(yīng)產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析判斷，主要是裝置作用和試劑選擇、定量計(jì)算等，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．