Question

某实验小组设计了如下装置对焦炭还原二氧化硅的气体产物的成分进行探究。

已知：PdCl₂溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO + PdCl₂ + H₂O = CO₂ + 2HCl + Pd↓

（产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊）。

（1）实验时要通入足够长时间的N₂，其原因是_                           。

（2）装置B的作用是_                           。

（3）装置C、D中所盛试剂分别为_ ___  、_ ___ ，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为_                                       。

（4）该装置的缺点是_                           。

（5）资料表明，上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18 g SiO₂和8.4 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体13．44 L，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，则Si和SiC的物质的量之比为_                           。

（6）设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_                                  。

Answer

（1）避免空气中的O2、CO2、水蒸气对实验产生干扰（2分）

（2）作安全瓶，防止倒吸（1分）

（3）澄清石灰水（1分）；PdCl2溶液（1分）；3SiO2 ＋ 4C ===== 2CO2↑ ＋ 2CO↑ ＋ 3Si（2分）

（4）无尾气吸收装置（2分）

（5）2：1（2分）

（6）向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊（2分）

【解析】

试题分析：

（1）碳与二氧化硅反应要在高温下进行，而高温下碳与空气中氧气反应，所以实验时要将装置中的空气排尽，故实验时要通入足够长时间的N2；

（2）根据装置图可知，B装置可以作安全瓶，防止倒吸；

（3）根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C装置用来检验有没有二氧化碳，D装置用来检验一氧化碳，所以置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液；若装置C、D中溶液均变浑浊，说明既有二氧化碳又有一氧化碳，检测两气体产物的物质的量相等，根据元素守恒可知化学方程式为3SiO2 ＋ 4C ===== 2CO2 ＋ 2CO ＋ 3Si；

（4）一氧化碳有毒，又能排放到空气中，而该装置没有尾气吸收装置将CO吸收；

（5）取18 g SiO2物质的量==0.3mol， 8.4 g焦炭物质的量==0.7mol，充分反应后收集到标准状况下的气体13．44 L，物质的量==0.6mol，假定气体产物只有CO，固体产物只有Si和SiC，

SiO2 ＋ 2C = 2CO ＋ Si， Si ＋ C = SiC

0.3mol 0.6mol 0.6mol 0.3mol 0.1mol 0.1mol 0.1mol

得到Si和SiC的物质的量之比为0.2mol：0.1mol=2：1；

（6）验证碳酸、硅酸的酸性强弱，产生的CO2气体先通过饱和碳酸氢钠溶液除去混有的杂质气体，然后再通入硅酸风传溶液发生反应CO2＋H2O＋Na2SiO3= Na2CO3＋H2SiO3↓，说明酸性H2CO3﹥H2SiO3。

考点：探究物质的组成或测量物质的含量。

【名师点晴】本题考查了物质组成的实验探究方法，过程分析判断，实验设计，注意题干信息的分析判断应用，掌握基础是关键，题目难度中等。