Question

16．某研究性学习小组设计了一组实验验证元素周期律．
（Ⅰ）为了用实验的方法验证镁和铝的金属性强弱，学生甲和学生乙分别设计了两种不同的方法：
方案一：学生甲用水作试剂，比较镁和铝与水反应的情况
方案二：学生乙用稀盐酸作试剂，比较镁和铝与稀盐酸反应的情况
回答下列问题：
（1）学生乙在实验中取了一段黑色的镁带，投入稀盐酸中，现象不十分明显，请分析原因未除去镁表面的氧化膜．
（2）学生丙另辟蹊径，不用镁、铝的单质，而用镁、铝的可溶盐及一些其它化学试剂，进行实验也得出正确的结论，简述学生丙用的是什么方法？取镁、铝的可溶盐逐滴加氢氧化钠溶液均产生氢氧化物沉淀，过量碱液可使生成的Al（OH）₃溶解，而Mg（OH）₂则不溶．
（Ⅱ）学生丁设计了下图装置以验证氮、碳、硅元素的非金属性强弱．他设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸，常温下可与铜反应；B是不溶于水的块状固体；打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到白色沉淀生成．
（1）写出所选用物质的化学式：B：CaCO₃．
（2）写出烧杯中发生反应的离子方程式：CO₂+SiO₃^2-+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-或：2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-．
（3）该实验有何不足之处？未除去CO₂气体中的硝酸．

Answer 1

分析 （Ⅰ）（1）根据生成气体的剧烈程度判断金属性强弱，镁条表面有氧化镁，反应现象不明显；
（2）根据氢氧化镁、氢氧化铝是否溶于强碱设计；
（Ⅱ）（1）利用强酸制备弱酸进行，A是强酸，常温下可与铜反应，为硝酸；B是块状固体，打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到白色沉淀生成，则B为碳酸钙、C为硅酸钠；
（2）烧杯中二氧化碳与硅酸钠溶液反应生成硅酸和碳酸钠（或碳酸氢钠）；
（3）硝酸易挥发，制备的二氧化碳中含有硝酸，干扰了检验结果．

解答 解：（Ⅰ）（1）根据生成气体的剧烈程度判断金属性强弱，镁条表面有氧化镁，未除去镁表面的氧化膜，反应现象不明显，
故答案为：未除去镁表面的氧化膜；
（2）根据氢氧化镁、氢氧化铝是否溶于强碱设计，具体方法：取镁、铝的可溶盐逐滴加氢氧化钠溶液均产生氢氧化物沉淀，过量碱液可使生成的Al（OH）₃溶解，而Mg（OH）₂则不溶，
故答案为：取镁、铝的可溶盐逐滴加氢氧化钠溶液均产生氢氧化物沉淀，过量碱液可使生成的Al（OH）₃溶解，而Mg（OH）₂则不溶；
（Ⅱ）（1）利用强酸制备弱酸进行，A是强酸，常温下可与铜反应，A是硝酸；B是块状固体，打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到白色沉淀生成，则B为CaCO₃、C为硅酸钠或硅酸钾，
故答案为：CaCO₃；
（2）二氧化碳可与硅酸钠反应生成硅酸，且生成碳酸钠，如二氧化碳过量，可生成碳酸氢钠，反应的离子方程式为：CO₂+SiO₃^2-+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2- 或：2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-，
故答案为：CO₂+SiO₃^2-+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2- 或：2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；
（3）硝酸易挥发，生成的二氧化碳气体中含有硝酸，干扰了检验结果，所以该实验的不足之处是未除去CO₂气体中的硝酸，
故答案为：未除去CO₂气体中的硝酸．

点评 本题考查了性质方案的设计，题目难度中等，涉及元素周期律应用、元素推断、离子方程式书写、实验方案的设计等知识，明确实验原理为解答关键，注意掌握化学实验方案的设计原则，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．