用硅鐵粉和氫氧化鈉反應(yīng)生產(chǎn)氫氣需要什么條件，只加水能快速反應(yīng)不，需要什么其他輔助化學(xué)藥品

【專家解說】：Si+2NaOH+H2O=加熱=Na2SiO3+2H2 摘要：通過實(shí)驗(yàn)探究分析了Si與NaOH的反應(yīng)，得出Si與NaOH無論是在干燥的條件下還是在水溶液中反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)都是Si與OH-的反應(yīng)，在反應(yīng)中OH-起氧化作用。 關(guān)鍵詞：硅 氫氧化鈉 反應(yīng) 探究實(shí)驗(yàn) 在無水條件下，Si與NaOH反應(yīng)放出H2這一事實(shí)已被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，其反應(yīng)方程式為： 加熱 Si+4NaOH---→Na4SiO4+2H2↑ 毫無疑問，在上面的這個氧化還原反應(yīng)中（OH-）是獨(dú)一無二的氧化劑。 在《普通化學(xué)教程》（B•B•涅克拉索夫著）中冊506頁，對Si與堿的反應(yīng)記有這樣一段文字：“在野外的環(huán)境里，為了迅速得到氫氣，可以用高百分比的硅鐵粉末與干燥的Ca（OH）2和NaOH作用，點(diǎn)著后開始悶燒，可以劇烈的放出氫氣”；另外在《無機(jī)物質(zhì)理化性質(zhì)及重要反應(yīng)方程式手冊》一書592頁中也有這樣的一段文字：“干燥的Ca（OH）2和NaOH與硅鐵粉作用點(diǎn)燃后劇烈地放出氫氣，其反應(yīng)方程式為： Ca（OH）2+2NaOH+Si→Na2SiO3+CaO+2H2↑ 在工業(yè)上稱上述混合物為生氫劑。”由此可見，Si在干燥的條件下與NaOH的反應(yīng)生成H2，OH-作為氧化劑，這是毫無疑問的。 硅與NaOH的溶液反應(yīng)也能放出氫氣，其反應(yīng)方程式有多種表示。 《無機(jī)化學(xué)》下冊（北京師大等高校合編，2003年版）572頁： Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2↑ 《大學(xué)普通化學(xué)》下冊（傅鷹著，1982年版）447頁： 硅在濃堿溶液中能溶解放出H2，其反應(yīng)方程式如下 Si+2NaOH+2H2O→Na2H2SiO4+2H2↑ 這2個反應(yīng)在本質(zhì)上沒有什么差別，但都有使人產(chǎn)生疑問的一面：NaOH溶液與Si的反應(yīng)是否仍然像在干燥條件下那樣是NaOH（OH-）作氧化劑？還是H2O作氧化劑或者H2O和NaOH兩者都作了氧化劑呢？ 帶著上面的這些疑問，我們想到：如果Si與NaOH溶液反應(yīng)仍然像在干燥的條件下是NaOH（OH-）作氧化劑，則Si與NaOH物質(zhì)的量之間的關(guān)系應(yīng)是1∶4，質(zhì)量關(guān)系應(yīng)為7∶40；如果是H2O作氧化劑，反應(yīng)消耗Si和H2O，那么NaOH的消耗量比理論計算量要少得多，我們以這樣的思路設(shè)計了如下的半定量實(shí)驗(yàn)。 〔實(shí)驗(yàn)1〕在一個250mL的具支燒瓶里裝入1g（0.036mol）Si和20mL含有1gNaOH（0.025mol）的溶液，小心加熱，用排水法收集生成的氣體，我們在室溫22℃時，收集約1548mL的H2，很接近理論值（標(biāo)態(tài)時為1594.9mL），實(shí)驗(yàn)表明，Si與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2的量不決定于NaOH（本實(shí)驗(yàn)1gNaOH，0.025mol，遠(yuǎn)小于理論值0.144mol）的量，從這個實(shí)驗(yàn)我們似乎可以得出Si與NaOH反應(yīng)起氧化作用的應(yīng)是H2O這一結(jié)論，表面看似乎得出這一結(jié)論是合情合理的，然而我們又做了下面這樣一組對比實(shí)驗(yàn)。 〔實(shí)驗(yàn)2〕將等量的粉末狀還原硅分別放入一個石英（或鉑）器皿和一個普通玻璃器皿中，再盛放一定量的水。經(jīng)過2個星期之后，發(fā)現(xiàn)盛放在石英（或鉑）器皿中的粉末狀還原硅無任何變化，而盛放在普通玻璃器皿中的粉末狀還原性硅卻被溶解了！ 這是為什么呢？能解釋這一現(xiàn)象的原因只能是：盛放在普通玻璃器皿中的水僅因含有從玻璃中溶出的微量堿而使其溶解了！由此我們得出結(jié)論：Si與NaOH溶液反應(yīng)時，OH-是參與了反應(yīng)的，而由實(shí)驗(yàn)1又知Si與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2的量與NaOH物質(zhì)的量無關(guān)，但沒有堿的存在這個反應(yīng)是不能發(fā)生的，綜合2個實(shí)驗(yàn)分析得出： Si與NaOH溶液的反應(yīng)，首先應(yīng)是Si與OH-的反應(yīng)，即： Si+4OH-→SiO44-+2H2↑（發(fā)生氧化還原反應(yīng)） 反應(yīng)中生成的SiO44-很迅速的與水進(jìn)一步反應(yīng)： SiO44-+4H2O→Si（OH）4+4OH- （發(fā)生非氧化還原反應(yīng)） 總的結(jié)果相當(dāng)于硅在OH-的催化作用下溶解于水，因此表面看就是硅與水發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致我們得出了實(shí)驗(yàn)1中不正確的結(jié)論。 綜上可見，Si與NaOH的反應(yīng)，無論是在干燥條件下還是在溶液中，其實(shí)質(zhì)都是Si與OH-的反應(yīng)，OH-在反應(yīng)中起了氧化性作用! 參考文獻(xiàn)? 〔1〕張青蓮.無機(jī)化學(xué)叢書（第三卷）.北京：科學(xué)出版社，1998：105-130? 〔2〕武漢大學(xué)，吉林大學(xué)等.無機(jī)化學(xué).第3版，北京：高等教育出版社，1994? 〔3〕朱文祥，劉魯美主編.中級無機(jī)化學(xué).北京：北京師范大學(xué)出版社，2003? 〔4〕嚴(yán)宣申，王長富.普通無機(jī)化學(xué).第2版，北京：北京大學(xué)出版社，2002? 〔5〕北京師大，華中師大，南京師大.無機(jī)化學(xué).第4版，北京：高等教育出版社，2003 〔6〕申泮文主編.無機(jī)化學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004? 〔7〕劉懷樂.中學(xué)化學(xué)教學(xué)實(shí)證與求索.重慶：西南師范大學(xué)出版社，2002：110-113? 〔8〕傅鷹.大學(xué)普通化學(xué).北京：人民教育出版社