Question

【題目】硅廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原二氧化硅制得粗硅。某研究性學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)條件下對過量炭粉與二氧化硅反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分進(jìn)行探究。

（1）提出假設(shè)

①該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO2

②改反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO

③該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是_________。

（2）設(shè)計(jì)方案，利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

（3）查閱資料

①在該實(shí)驗(yàn)條件下氮?dú)獠慌c碳、硅、二氧化硅發(fā)生反應(yīng)

②實(shí)驗(yàn)室可以用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）飽和溶液混合加熱制得氮?dú)?/span>

氮?dú)獾陌l(fā)生裝置可以選擇上圖中的____，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。

（4）實(shí)驗(yàn)步驟

①連接好裝置后，稱取12.0g二氧化硅，10.0g碳粉混合均勻，放入質(zhì)量為48.0g的硬質(zhì)玻璃管中。放入藥品前應(yīng)進(jìn)行的操作是__________

②打開彈簧夾，向裝置中通入純凈干燥的氮?dú)狻?/span>

③停止通入氮?dú)夂�，夾緊彈簧夾，加熱一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)澄清石灰水（足量）變渾濁。

④待反應(yīng)結(jié)束，停止加熱，再緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間的氮?dú)�，冷卻至室溫，稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為60.0g。再緩緩?fù)ㄈ氲獨(dú)獾淖饔脼?/span>_____________

⑤將石灰水過濾、洗滌、烘干，稱量固體質(zhì)量為10.0g。該操作中過濾、洗滌時(shí)用到的玻璃儀器是_____；至少稱量____次。

（5）數(shù)據(jù)處理

根據(jù)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)中二氧化硅與碳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________

（6）實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

學(xué)習(xí)小組有同學(xué)認(rèn)為對實(shí)驗(yàn)裝置需要進(jìn)一步完善、改進(jìn)：

①_______________；②將澄清石灰水換成濃氫氧化鋇溶液。

Answer 1

【答案】 CO2、CO的混合物 d NH4Cl+NaNO2N2↑+2H2O+NaCl 檢查裝置的氣密性 趕出實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的CO2，確保CO2完全吸收 燒杯、漏斗、玻璃棒 2 3C+2SiO22Si+2CO↑+CO2↑ 在尾氣出口處加一點(diǎn)燃的酒精燈（只答增加尾氣處理裝置不得分）（其他合理答案均可得分）

【解析】（1）過量炭粉與二氧化硅在高溫下反應(yīng)生成的碳的氧化物有一氧化碳和二氧化碳，故假設(shè)③該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO2、CO的混合物；（3）②實(shí)驗(yàn)室用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）飽和溶液混合加熱制得氮?dú)�，屬于“�?液制取氣體”型，應(yīng)該選擇裝置d；氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）飽和溶液混合加熱制得氮?dú)獾耐瑫r(shí)還生成氯化鈉和水，其反應(yīng)方程式為：NH4Cl+NaNO2N2↑+2H2O+NaCl；（4）①制備氣體和有氣體參與的實(shí)驗(yàn)，放入藥品前應(yīng)先檢查裝置的氣密性；④待反應(yīng)結(jié)束，停止加熱，再緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間的氮?dú)�，目的是：趕出實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的CO2，確保CO2完全吸收；⑤過濾、洗滌等實(shí)驗(yàn)操作中都要用到的玻璃儀器是玻璃棒、漏斗和燒杯；為了確保烘干致恒重，至少稱量2次；（5）根據(jù)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，10.0g碳粉為mol，實(shí)驗(yàn)后稱量固體質(zhì)量為10.0g為碳酸鈣，根據(jù)碳守恒，碳酸鈣中碳為0.1mol<mol,故反應(yīng)中碳除生成二氧化碳外，應(yīng)該還生成一氧化碳，故該實(shí)驗(yàn)中二氧化硅與碳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3C+2SiO22Si+2CO↑+CO2↑；（6）對實(shí)驗(yàn)裝置需要進(jìn)一步完善、改進(jìn)，是為防止一氧化碳直接排放到空氣中引起污染，則可：在尾氣出口處加一點(diǎn)燃的酒精燈將一氧化碳燃燒，以免造成污染。