Question

18．我校化學興趣小組設計了一組實驗來探究元素周期律．甲同學根據元素非金屬性與對應最高價含氧酸之間的關系，設計了如圖1裝置來一次性完成N、C、Si三種非金屬元素的非金屬性強弱比較的實驗研究；乙同學設計了如圖2裝置來驗證鹵族元素性質的遞變規(guī)律．A、B、C三處分別是沾有NaBr溶液的棉花、濕潤的淀粉KI試紙、濕潤紅紙．已知常溫下濃鹽酸與高錳酸鉀能反應生成氯氣．（2KMnO₄+16HCl═2MnCl₂+2KCl+5Cl₂↑+H₂O）

（1）甲同學設計實驗的依據是強酸制弱酸；寫出甲所選用的物質：B碳酸鈣，C硅酸鈉溶液；
（2）圖1中C處的實驗現(xiàn)象為白色沉淀；該實驗方案有明顯不合理之處，請你指出硝酸易揮發(fā)，硝酸進入C中與硅酸鈉反應生成硅酸．
（3）圖2中B處的實驗現(xiàn)象為試紙變藍色；離子反應方程式為：2I^-+Br₂?I₂+2Br^-．

Answer 1

分析 （1）根據信息知道：甲同學根據元素非金屬性與對應最高價含氧酸之間的關系如圖1裝置來一次性完成N、C、Si三種非金屬元素的非金屬性強弱比較，根據強酸制弱酸來回答即可，裝置證明：酸性：HNO₃＞H₂CO₃＞H₂SiO₃；
（2）圖1中C處為二氧化碳與硅酸鈉反應生成硅酸沉淀和碳酸鈉，據此分析實驗現(xiàn)象，硝酸易揮發(fā)，硝酸進入C中與硅酸鈉反應生成硅酸，不一定為二氧化碳和硅酸鈉的反應；
（3）探究氯、溴、碘的非金屬性強弱的遞變規(guī)律，根據實驗裝置圖可知，實驗原理為圓底燒瓶中：濃鹽酸與高錳酸鉀反應生成氯氣，氯氣通入A、B、C三處分別是沾有NaBr溶液的棉花、濕潤的淀粉KI試紙、濕潤紅紙試管，溴化鈉，溶液出現(xiàn)紅色，有溴單質生成，說明氯的非金屬性強于溴，濕潤的淀粉KI試紙試紙變藍，濕潤紅紙褪色．
利用如圖裝置證明溴單質氧化性強于碘單質的氧化性，B處發(fā)生的是溴和碘離子的反應生成碘單質，碘單質遇淀粉變藍．

解答 解：（1）根據題干信息：甲同學根據元素非金屬性與對應最高價含氧酸之間的關系，設計了如圖1裝置來一次性完成同主族元素非金屬性強弱比較的實驗研究，硝酸的酸性強于碳酸，碳酸酸性強于硅酸，最高價氧化物對應水化物酸性越強，則原子的非金屬性越強，依據強酸制弱酸來設計反應，所以A為硝酸，B為碳酸鈣，C為硅酸鈉溶液，硝酸與碳酸鈣反應生成二氧化碳、硝酸鈣和水，其反應的離子方程式為：CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+2CO₂↑+H₂O；二氧化碳與硅酸鈉反應生成硅酸沉淀和碳酸鈉，其反應的離子方程式為：SiO₃^2-+CO₂+H₂O═H₂SiO₃↓+CO₃^2-，
故答案為：強酸制弱酸；碳酸鈣；硅酸鈉溶液；
（2）二氧化碳通入硅酸鈉溶液生成硅酸沉淀，裝置C中反應是：CO₂+SiO₃^2-+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-，硝酸易揮發(fā)，硝酸進入C中與硅酸鈉反應生成硅酸，所以不能確定C中反應物時二氧化碳還是硝酸；
故答案為：白色沉淀；硝酸易揮發(fā)，硝酸進入C中與硅酸鈉反應生成硅酸；
（3）利用如圖裝置證明氯氣氧化性強于溴單質的氧化性，C中發(fā)生的是氯氣和溴離子的反應生成溴單質2Br^-+Cl₂?Br₂+2Cl^-，溴單質與碘離子反應，反應的離子方程式為：2I^-+Br₂?I₂+2Br^-，碘單質遇淀粉變藍，
故答案為：試紙變藍色；2I^-+Br₂?I₂+2Br^-．

點評 本題考查了酸性強弱的比較實驗設計，試劑選擇，離子方程式的書寫，熟練掌握物質性質是解題關鍵，題目難度中等，側重于考查學生的實驗設計能力和對基礎知識的應用能力．