17.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(duì)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CO
2②改反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO
③該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO
2、CO的混合物.
(2)設(shè)計(jì)方案,利用如圖1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(NaNO
2)飽和溶液混合加熱制得氮?dú),氮(dú)獾陌l(fā)生裝置可以選擇圖中2的d,反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH
4Cl+NaNO
2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N
2↑+2H
2O+NaCl.
(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)行的操作是檢查裝置的氣密性
②打開彈簧夾,向裝置中通入純凈干燥的氮?dú)猓?br />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)獾淖饔脼橼s出實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的CO
2,確保CO
2完全吸收
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)用到的玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒;至少稱量2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3C+2SiO
2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Si+2CO↑+CO
2↑;
(6)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化
學(xué)習(xí)小組有同學(xué)認(rèn)為對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置需要進(jìn)一步完善、改進(jìn):
①在尾氣出口處加一點(diǎn)燃的酒精燈;②將澄清石灰水換成濃氫氧化鋇溶液.