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制取硅．
（1）甲圖是進行Mg與SiO₂反應的實驗裝置．

Ⅰ．由于O₂的存在對該實驗有較大影響，實驗中應通入X氣體作為保護氣．X氣體應選用①CO₂、②N₂、③H₂中的③（填物質的化學式）．
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；當反應引發(fā)后，切斷電源，反應能繼續(xù)進行，其原因是Mg與SiO₂的反應是放熱反應．
（2）乙圖所示裝置進行的實驗如下：先關閉K，使A中反應進行，加熱玻璃管C，可觀察到C管中發(fā)出耀眼白光，產生白煙，管壁上附著有淡黃色物質．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中全部產物有MgO、S、MgS；
②本實驗先使A中反應進行，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減小而引起D中溶液的倒流．
④C中的Mg應放在不銹鋼墊片上而不能直接接觸管壁，請用化學方程式解釋原因2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si．

Answer 1

分析 （1）Ⅰ．Mg可以與CO₂、N₂發(fā)生化學反應，Mg與氫氣不能發(fā)生反應；
Ⅱ．（不純的氫氣燃燒會發(fā)生爆炸；Mg與SiO₂反應的條件是加熱，切斷電源后，反應的條件由反應放熱維持；
（2）①濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫氣體，二氧化硫與Mg反應，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反應產物為MgS．根據元素守恒可知，另外一種產物為氧化鎂；
②Mg能與空氣中的氧氣、氮氣及二氧化碳反應，C中發(fā)生反應前需要除去裝置內的空氣；
③打開K，將空氣充入反應反應體系，可平衡容器內外壓強，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生成氧化鎂和硅，結合原子守恒，寫出此反應的化學方程式．

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

點評 本題考查了物質實驗室制備原理和裝置選擇，實驗步驟的設計分析判斷，物質性質的應用是解題關鍵，題目難度中等．