Question

16．某研究性學習小組設計了一組實驗驗證元素周期律．
（Ⅰ）（1）甲同學在a、b、c三只燒杯里分別加入50mL水，再分別滴加幾滴酚酞溶液，依次加入大小相近的鋰塊、鈉塊、鉀塊，觀察現象．
甲同學設計該實驗的目的是驗證鋰、鈉、鉀的活潑性（或同一主族，從上到下元素的金屬性逐漸增強），
反應最劇烈的燒杯是C（填字母），結論是鉀的活潑性最強．
（2）乙同學想驗證同周期元素金屬性強弱的規律，最好選用第三周期的鈉、鎂、鋁三種元素．最簡單的實驗是將大小相近的三小塊金屬分別投入相同濃度的稀鹽酸中，觀察現象．應該看到的現象是：
①鈉劇烈反應，可能著火或爆炸，
②鎂反應較劇烈，產生大量氣泡，
③鋁反應比鎂緩慢，有較多的氣泡產生．
（Ⅱ）丙同學設計實驗驗證非金屬元素的非金屬性越強，對應的最高價含氧酸的酸性就越強．他設計了如圖裝置以驗證氮、碳、硅元素的非金屬性強弱．
丙同學設計的實驗可直接證明三種酸的酸性強弱，
已知A是強酸，常溫下可與銅反應；B是塊狀固體；打開分液漏斗的活塞后，C中可觀察到有白色沉淀生成．
（1）寫出所選用物質的化學式：A：HNO₃，B：CaCO₃，C：Na₂SiO₃．
（2）寫出燒杯中所發生反應的離子方程式：CO₂+SiO₃^2-+H₂O═H₂SiO₃↓+CO₃^2-或2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-．

Answer 1

分析 （I）（1）由“研究性學習小組設計了一組實驗驗證元素周期律”可知，甲同學設計實驗的目的是驗證鋰、鈉、鉀的金屬性強弱；金屬性越強，單質與水反應越劇烈；
（2）驗證同周期元素金屬性強弱的規律，最好選用第3周期的鈉、鎂、鋁三種元素．因為與第2、4、5、6周期相比較，第3周期元素的變化規律較典型；
（II）利用強酸制備弱酸進行，A是強酸，常溫下可與銅反應，為硝酸；B是塊狀固體，打開分液漏斗的活塞后，C中可觀察到白色沉淀生成，則B為碳酸鈣、C為硅酸鈉，以此解答．

解答 解：（1）由“研究性學習小組設計了一組實驗驗證元素周期律”可知，甲同學設計實驗的目的是驗證鋰、鈉、鉀的金屬性強弱；
金屬性K＞Na＞Li，金屬性越強，單質與水反應越劇烈，故反應最劇烈的燒杯是C；所以鉀的活潑性最強；
故答案為：驗證鋰、鈉、鉀的活潑性（或同一主族，從上到下元素的金屬性逐漸增強）；C；鉀的活潑性最強；
（2）驗證同周期元素金屬性強弱的規律，最好選用第三周期的鈉、鎂、鋁三種元素．因為與第2、4、5、6周期相比較，第三周期元素的變化規律較典型；三種金屬中鈉最活潑，遇水就劇烈反應，與鹽酸反應更劇烈，產生大量熱，放出H₂，可能會著火或爆炸，鋁金屬活動性最弱，與酸反應比鎂要緩慢，但也能產生大量氣泡，鎂與酸劇烈反應，產生大量氣泡；
故答案為：三；鈉、鎂、鋁；①鈉劇烈反應，可能著火或爆炸；②鎂反應較劇烈，產生大量氣泡；③鋁反應比鎂緩慢，有較多的氣泡產生；
（Ⅱ）（1）乙同學的實驗是利用強酸制弱酸的原理．非金屬性越強，其最高價氧化物對應水化物的酸性越強．由題意可推測，A為HNO₃，B為CaCO₃，C為Na₂SiO₃或K₂SiO₃；燒杯中二氧化碳與硅酸鈉反應生成硅酸沉淀，其反應離子方程式為：CO₂+SiO₃^2-+H₂O═H₂SiO₃↓+CO₃^2-或2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-，
故答案為：HNO₃；CaCO₃；Na₂SiO₃；
（2）發生的反應的離子方程式為：CO₂+SiO₃^2-+H₂O═H₂SiO₃↓+CO₃^2-或2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；
故答案為：CO₂+SiO₃^2-+H₂O═H₂SiO₃↓+CO₃^2-或2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-．

點評 本題考查性質實驗方案的設計，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，本題將元素及其化合物、元素周期律與實驗知識結合起來，具有較強的綜合性，難度不大．