Question

4．某實驗小組設(shè)計了如圖裝置對焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進行探究．

已知：PdCl₂溶液可用于檢驗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）實驗的主要步驟如下：
①點燃酒精噴燈 
②檢查裝置的氣密性 
③通入N₂一段時間
④向A的硬質(zhì)玻璃管中裝入焦炭（過量）與二氧化硅混合物共m g則正確的操作順序是②④③①．
（2）實驗時要通入足夠長時間的N₂，其原因是要用氮氣將裝置中的空氣排盡，避免空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣對實驗產(chǎn)生干擾．
（3）裝置D中所盛試劑為C（填序號）
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\;}}{\;}$2CO₂+2CO+3Si．實驗結(jié)束后，C裝置增重ng，求m g混合物中SiO₂的質(zhì)量分數(shù)$\frac{45n}{22}$×100%．

Answer 1

分析 某實驗小組設(shè)計了如圖裝置對焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進行探究，碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng)，所以實驗時要將裝置中的空氣排盡，利用氮氣排凈裝置內(nèi)的空氣，關(guān)閉活塞K，點燃酒精燈發(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裝置用來檢驗有沒有二氧化碳，D裝置用來檢驗一氧化碳；通過裝置D中PdCl₂溶液檢驗一氧化碳生成的生成，
（1）實驗步驟為②檢查裝置的氣密性，④向A的硬質(zhì)玻璃管中裝入焦炭（過量）與二氧化硅混合物共m g，③通入N₂一段時間，①點燃酒精噴燈；
（2）碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng)，所以實驗時要將裝置中的空氣排盡，利用氮氣排凈裝置內(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裝置用來檢驗有沒有二氧化碳，D裝置用來檢驗一氧化碳；
（4）若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明既有二氧化碳又有一氧化碳，檢測兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，根據(jù)元素守恒可寫出化學(xué)方程式；實驗結(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)的量相等計算得到一氧化碳和二氧化碳物質(zhì)的量，化學(xué)方程式計算得到二氧化硅質(zhì)量，得到質(zhì)量分數(shù)；

解答 解：（1）實驗步驟為②檢查裝置的氣密性，④向A的硬質(zhì)玻璃管中裝入焦炭（過量）與二氧化硅混合物共m g，③通入N₂一段時間，①點燃酒精噴燈，正確的操作順序為：②④③①，故答案為：②④③①；
（2）碳與二氧化硅反應(yīng)要在高溫下進行，而高溫下碳與空氣中氧氣反應(yīng)，所以實驗時要將裝置中的空氣排盡，所以實驗時要通人足夠長時間的N₂，
故答案為：要用氮氣將裝置中的空氣排盡，避免空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣對實驗產(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裝置用來檢驗有沒有二氧化碳，D裝置用來檢驗一氧化碳，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，說明既有二氧化碳又有一氧化碳，檢測兩氣體產(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\;}}{\;}$2CO₂+2CO+3Si，
實驗結(jié)束后，C裝置增重ng為吸收的二氧化碳質(zhì)量，兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等計算得到一氧化碳和二氧化碳物質(zhì)的量，
n（CO₂）=n（CO）=$\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)量分數(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%

點評 本題考查了實驗探究反應(yīng)產(chǎn)物的實驗過程分析判斷，主要是裝置作用和試劑選擇、定量計算等，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．