Question

18．某同學設計實驗以探究元素性質的遞變規律，實驗裝置如圖所示．
實驗Ⅰ：根據元素最高價含氧酸的酸性強弱探究元素非金屬性遞變規律．
已知A裝置的燒瓶里裝有大理石，分液漏斗里裝有稀HNO₃，B裝置中裝有飽和碳酸氫鈉溶液，裝置C中裝有Na₂SiO₃溶液，試回答：
（1）A中反應的離子方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，C中可觀察到的現象是溶液變渾濁．
（2）B裝置的作用是除去二氧化碳中混有的硝酸蒸氣．
（3）根據實驗現象推知，碳酸、硝酸、硅酸的酸性強弱順序是硝酸＞碳酸＞硅酸，由此得出碳、硅、氮三種元素非金屬性的強弱順序是N＞C＞Si．
實驗Ⅱ：已知常溫下高錳酸鉀與濃鹽酸混合可產生氯氣，利用該裝置探究氯和溴元素的非金屬性強弱．
（4）寫出B裝置中發生反應的離子方程式：2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-．
（5）C裝置的作用是吸收尾氣．
（6）實驗結論：非金屬性：Cl＞Br．

Answer 1

分析 實驗Ⅰ：元素最高價含氧酸的酸性強弱判斷元素非金屬性強弱，酸性越強，非金屬性越強，A中反應是碳酸鈣和稀硝酸反應生成二氧化碳，證明氮非金屬性大于碳；B裝置是為了吸收揮發出的硝酸蒸氣，避免證明碳的非金屬性大于硅的實驗，C中為Na₂SiO₃溶液，二氧化碳通入反應生成硅酸沉淀，證明碳的非金屬性大于硅．
（1）A中反應是碳酸鈣和稀硝酸反應生成二氧化碳，證明氮非金屬性大于碳；C中為Na₂SiO₃溶液，二氧化碳通入反應生成硅酸沉淀，證明碳的非金屬性大于硅；
（2）B裝置是為了吸收揮發出的硝酸蒸氣，避免證明碳的非金屬性大于硅的實驗；
（3）根據實驗現象和元素最高價含氧酸的酸性強弱判斷元素非金屬性強弱，酸性越強，非金屬性越強，推知C、N、Si三種元素非金屬性的強弱；
實驗Ⅱ：探究氯、溴的非金屬性強弱的遞變規律，根據實驗裝置圖可知，實驗原理為A裝置：濃鹽酸與高錳酸鉀反應生成氯氣，氯氣通入裝置B：溴化鉀溶液中，溶液出現紅色，有溴單質生成，說明氯的非金屬性強于溴，裝置中揮發出來的溴或氯氣都有毒，會污染空氣，所以要用裝置C：氫氧化鈉溶液吸收，據此分析．

解答 解：實驗Ⅰ：（1）A中反應是碳酸鈣和稀硝酸反應生成二氧化碳，反應的離子方程式為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，根據強酸制取弱酸的原理，硝酸的酸性強于碳酸，硝酸、碳酸分別為N、C的最高價含氧酸，所以可證明氮非金屬性大于碳，C中為Na₂SiO₃溶液，二氧化碳通入反應生成硅酸沉淀，根據強酸制取弱酸的原理，碳酸的酸性強于硅酸，碳酸、硅酸分別為C、Si的最高價含氧酸，所以可證明碳的非金屬性大于硅，C裝置中觀察到溶液變渾濁，
故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；溶液變渾濁；
（2）硝酸易揮發，制取的二氧化碳中含有硝酸，若不除去硝酸，無法說明C裝置中觀察到溶液變渾濁是硝酸和硅酸鹽反應，還是碳酸和硅酸鹽反應，所以B裝置是為了吸收揮發出的硝酸蒸氣，
故答案為：除去二氧化碳中混有的硝酸蒸氣；
（3）A中反應是碳酸鈣和稀硝酸反應生成二氧化碳，C中為Na₂SiO₃溶液，二氧化碳通入反應生成硅酸沉淀，證明碳酸的酸性強于硅酸，所以碳酸、硝酸、硅酸的酸性強弱順序是硝酸＞碳酸＞硅酸，根據實驗現象和元素最高價含氧酸的酸性強弱判斷元素非金屬性強弱，酸性越強，非金屬性越強，推知C、N、Si三種元素非金屬性的強弱為N＞C＞Si，
故答案為：硝酸＞碳酸＞硅酸；N＞C＞Si．
實驗Ⅱ：（4）A裝置：濃鹽酸與高錳酸鉀反應生成氯氣2KMnO₄+16HCl（濃）=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，氯氣通入裝置B：溴化鉀溶液中，2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-；溶液出現紅色，有溴單質生成，說明氯的非金屬性強于溴，
故答案為：2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-；
（5）裝置中揮發出來的溴或氯氣都有毒，會污染空氣，氫氧化鈉能吸收溴單質、氯氣，所以要用裝置C：氫氧化鈉溶液吸收，故答案為：吸收尾氣；
（6）由2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-，則可以得出非金屬性：Cl＞Br，故答案為：Cl＞Br．

點評 本題考查了實驗設計和實驗分析的判斷，主要是非金屬性強弱的判斷依據，掌握物質性質和實驗設計是解題關鍵，題目難度中等，注意把握比較金屬性、非金屬性的角度，把握實驗方法．