Question

10．某化学兴趣小组为探究元素性质的递变规律，设计了如下系列实验．
Ⅰ．（1）将钠、钾、镁、铝各1mol分别投入到足量的0.1mol•L^-1的盐酸中，写出与盐酸反应最慢的金属发生反应的离子方程式2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑
（2）将NaOH溶液与NH₄Cl溶液混合生成NH₃•H₂O，从而验证NaOH的碱性大于NH₃•H₂O，继而可以验证Na的金属性大于N，你认为此设计是否合理？并说明理由：不合理，用碱性强弱比较金属性强弱时，一定要用元素最高价氧化物对应水化物的碱性强弱比较，NH₃•H₂O不是N元素最高价氧化物对应的水化物．
Ⅱ．利用如图装置可以验证非金属性的变化规律．
（3）实验室中现有药品Na₂S、KMnO₄、浓盐酸、MnO₂，请选择合适药品设计实验验证氯的非金属性大于硫：装置B中所装药品为KMnO₄，装置C中的实验现象为有淡黄色沉淀生成，离子方程式为S^2-+Cl₂═S↓+2Cl^-．
（4）若要证明非金属性：C＞Si，则A中加H₂SO₄、B中加Na₂CO₃、C中加Na₂SiO₃，观察到C中的实验现象为有白色沉淀物生成．离子方程式为SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-（假设所通气体是过量的）．

Answer 1

分析 I、（1）元素的金属性越强，其单质与酸或水反应越剧烈；
（2）元素的最高价氧化物的水化物的碱性越强，元素的金属性越强；
II、（3）设计实验验证非金属性：Cl＞S，利用氯气与Na₂S的氧化还原反应可验证；
（4）要证明非金属性：C＞Si，可以通过二氧化碳和硅酸钠反应生成难溶性的硅酸来证明．

解答 解：I、（1）同一周期元素，金属性随着原子序数增大而减弱，元素的金属性越强，同一主族，原子序数越大，金属性越强，其单质与酸或水反应越剧烈，所以金属性K＞Na＞Mg＞Al，则K与盐酸反应最剧烈、Al与盐酸反应速率最慢，离子反应为：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑，
故答案为：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑；
（2）将NaOH溶液与NH₄Cl溶液混合生成NH₃•H₂O，可以说明NaOH的碱性大于NH₃•H₂O，但不能说明Na的金属性大于N，因为要验证金属性的强弱，必须通过比较最高价氧化物所对应的水化物的碱性来进行比较，而NH₃•H₂O不是氮元素的最高价氧化物的水化物，
故答案为：不合理，用碱性强弱比较金属性强弱时，一定要用元素最高价氧化物对应水化物的碱性强弱比较，NH₃•H₂O不是N元素最高价氧化物对应的水化物；
II、（3）设计实验验证非金属性：Cl＞S，利用氯气与Na₂S的氧化还原反应可验证，则装置A、B、C中所装药品应分别为浓盐酸、KMnO₄、Na₂S溶液，装置C中的实验现象为有淡黄色沉淀生成，装置C中发生反应的离子方程式为S^2-+Cl₂═S↓+2Cl^-，
故答案为：KMnO₄；S^2-+Cl₂═S↓+2Cl^-；
（4）若要证明非金属性：C＞Si，可以通过二氧化碳和硅酸钠反应生成难溶性的硅酸来证明，由于B中加Na₂CO₃，故A中可以加硫酸，通过硫酸和碳酸钠的反应来制取CO₂，然后的CO₂通入C中的Na₂SiO₃中，可以发生反应：Na₂SiO₃+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2NaHCO₃，离子反应为：SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-，产生白色胶状沉淀，从而可以证明酸性：H₂CO₃＞H₂SiO₃，故非金属性：C＞Si．
故答案为：H₂SO₄；SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-．

点评 本题考查了实验方案设计，涉及金属、非金属性强弱的探究，明确物质的性质是解本题关键，同时考查学生灵活运用知识解答问题的能力，题目难度中等．