Question

在電子工業(yè)中利用鎂制取硅的反應(yīng)為2Mg+SiO₂

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2MgO+Si，同時(shí)會(huì)發(fā)生副反應(yīng)：2Mg+Si

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Mg₂Si，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．如圖1是進(jìn)行Mg與SiO₂反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置．試回答下列問題．
（1）由于O₂和H₂O（g）的存在對(duì)該實(shí)驗(yàn)有不良影響，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入X氣體作為保護(hù)氣．在A、B、C三種儀器中反應(yīng)開始前的 試劑分別是：A

 

，B

 

，C

 

（填序號(hào)）．
①稀硫酸 ②濃硫酸 ③稀鹽酸 ④石灰石 ⑤純堿 ⑥鋅粒
（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

 

；當(dāng)反應(yīng)引發(fā)后，移走酒精燈，反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，其原因是

 

．
（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：①

 

，②

 

．
（4）這樣制得的硅會(huì)混有雜質(zhì)（如SiO2等）而稱粗硅，有人設(shè)計(jì)了如圖2下流程進(jìn)行提純：
其中涉及的化學(xué)方程式為

 

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Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（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)；制備氫氣用稀硫酸和鋅粒，通過濃硫酸干燥；
（2）不純的氫氣燃燒會(huì)發(fā)生爆炸；Mg與SiO₂反應(yīng)的條件是加熱，反應(yīng)的條件由反應(yīng)放熱維持；
（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；
（4）硅會(huì)混有雜質(zhì)（如SiO₂等）而稱粗硅，Si與氯氣反應(yīng)生成生成四氯化硅，再用氫氣還原四氯化硅得到純凈的Si．

解答： 解：（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)，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C為濃硫酸；
故答案為：①、⑥、②；
（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(huì)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：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)；
（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+4H₂O=2Mg（OH）₂↓+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+4H₂O=2Mg（OH）₂↓+SiH₄；SiH₄+2O₂═SiO₂+2H₂O；
（4）硅會(huì)混有雜質(zhì)（如SiO₂等）而稱粗硅，Si與氯氣反應(yīng)生成生成四氯化硅，則反應(yīng)的方程式為：Si+2Cl₂

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SiCl₄，再用氫氣還原四氯化硅得到純凈的Si，其反應(yīng)的方程式為：SiCl₄+2H₂

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Si+4HCl；
故答案為：Si+2Cl₂

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SiCl₄、SiCl₄+2H₂

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Si+4HCl．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)的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)的性質(zhì)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．