Question

9．某研究性学习小组设计了一组实验，验证元素周期律．
（1）甲同学在a、b、c三只烧杯里分别加入50mL水，再分别滴加几滴酚酞试液，依次加入大小相近的锂、钠、钾块，观察现象．
①甲同学设计实验的目的是验证锂、钠、钾的活泼性（或同一主族，从上到下元素的金属性逐渐增强）；
②反应最剧烈的烧杯是C（填字母）；
③写出b烧杯里发生反应的离子方程式2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑．
（2）乙同学设计实验验证：元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性就越强．他设计了如下图装置验证C、N、Si三种元素的非金属性强弱．
①写出所选用物质的化学式：AHNO₃； BCaCO₃；CNa₂SiO₃；
②写出圆底烧瓶中发生反应的离子方程式2HNO₃+CaCO₃=Ca（NO₃）₂+H₂O+CO₂↑；
③写出烧杯中发生反应的离子方程式CO₂+H₂O+SiO₃^2-=H₂SiO₃↓+CO₃^2-或2CO₂+2H₂O+SiO₃^2-=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；
④碳、氮、硅三种元素的非金属性由强到弱顺序为氮＞碳＞硅；
（3）丙同学认为乙同学设计的实验不够严谨，应该在B和C之间增加一个洗气装置，该置中应盛放饱和NaHCO₃（填试剂）．

Answer 1

分析 （1）由“研究性学习小组设计了一组实验验证元素周期律”可知，甲同学设计实验的目的是验证锂、钠、钾的金属性强弱；金属性越强，单质与水反应越剧烈；
（2）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，以此解答；
（3）因硝酸易挥发，则生成的二氧化碳气体中混有硝酸蒸气，则应用饱和碳酸氢钠除去硝酸，故答案为：饱和NaHCO₃．

解答 解：（1）①由“研究性学习小组设计了一组实验验证元素周期律”可知，甲同学设计实验的目的是验证锂、钠、钾的金属性强弱，
故答案为：验证锂、钠、钾的活泼性（或同一主族，从上到下元素的金属性逐渐增强）；
②金属性K＞Na＞Li，金属性越强，单质与水反应越剧烈，故反应最剧烈的烧杯是C，故答案为：C；
③钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，反应的离子方程式为2 Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑，故答案为：2 Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；
（2）①利用强酸制备弱酸进行，A是强酸，常温下可与铜反应，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为硅酸钠或硅酸钾，故答案为：HNO₃；CaCO₃；Na₂SiO₃（或K₂SiO₃）；
②烧瓶中发生硝酸与碳酸钙的反应，方程式为2HNO₃+CaCO₃=Ca（NO₃）₂+H₂O+CO₂↑，离子反应方程式为：2H⁺+CaCO₃=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，故答案为：2H⁺+CaCO₃=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；
③二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，反应的化学方程式为CO₂+H₂O+Na₂SiO₃=H₂SiO₃↓+Na₂CO₃或2CO₂+2H₂O+Na₂SiO₃=H₂SiO₃↓+2NaHCO₃，离子反应方程式为：CO₂+H₂O+SiO₃^2-=H₂SiO₃↓+CO₃^2-或2CO₂+2H₂O+SiO₃^2-=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；
故答案为：CO₂+H₂O+SiO₃^2-=H₂SiO₃↓+CO₃^2-或2CO₂+2H₂O+SiO₃^2-=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；
④元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，由实验可知酸性：硝酸大于碳酸，碳酸大于硅酸，则非金属性氮＞碳＞硅，故答案为：氮＞碳＞硅；
（3）因硝酸易挥发，则生成的二氧化碳气体中混有硝酸蒸气，则应用饱和碳酸氢钠除去硝酸，故答案为：饱和NaHCO₃．

点评 本题考查性质实验方案的设计，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，本题将元素及其化合物、元素周期律与实验知识结合起来，具有较强的综合性，难度不大．