Question

17．某研究性学习小组设计了一组实验验证元素周期律．
Ⅰ．甲同学根据元素非金属性与对应最高价含氧酸之间的关系，设计了如图1装置来一次性完成元素氮、碳、硅非金属性强弱比较的实验研究．已知A是强酸，B是块状固体；打开分液漏斗的活塞后，可看到有大量气泡产生；烧杯中可观察到白色沉淀生成．

（1）甲同学设计实验的理论依据是强酸制弱酸
（2）写出选用的物质：AHNO₃，BCaCO₃，CNa₂SiO₃（填化学式）
（3）烧杯中反应的离子方程式为CO₂+SiO₃^2-+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-或2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-
（4）乙同学认为甲同学设计的实验不够严谨，应在B和C之间增加一个洗气装置，该装置中应盛放
碳酸氢钠溶液（填试剂名称），目的是吸收挥发出来的硝酸，避免干扰
Ⅱ．丙同学设计了如图2装置来验证卤族元素性质的递变规律．A、B、C三处分别是沾有NaBr溶液的棉花、湿润淀粉KI试纸、湿润红纸．已知常温下浓盐酸与高锰酸钾能反应生成氯气．
（5）A处的实验现象为棉花由白色变为橙黄色；写出B处反应的离子方程式2I^-+Cl₂=2Cl^-+I₂；向NaBr和KI的混合溶液中，通入足量的Cl₂充分反应后，将所得溶液蒸干并灼烧，最后得到的物质是NaCl和KCl
（6）丙同学利用此实验证明卤素单质氧化性：Cl₂＞Br₂＞I₂，你认为合理吗不合理（填“合理”或“不合理”），理由是不能验证Br₂和I₂的氧化性强弱．

Answer 1

分析 （1）根据信息知道：甲同学根据元素非金属性与对应最高价含氧酸之间的关系如图1装置来一次性完成N、C、Si三种非金属元素的非金属性强弱比较，根据强酸制弱酸来回答即可；
（2）依据强酸制弱酸来设计反应，所以A为硝酸，B为碳酸钙，C为硅酸钠溶液；
（3）图1烧杯中为二氧化碳与硅酸钠反应，根据发生的反应来书写离子方程式；
（4）硝酸易挥发，避免干扰，所以为吸收挥发出来的硝酸，应在B和C之间增加一个洗气装置盛放饱和的碳酸氢钠；
（5）NaBr溶液的棉花与氯气反应生成单质溴，所以棉花由白色变为橙黄色，B处湿润淀粉KI试纸中的碘离子与氯气反应生成单质碘，反应的离子方程式为：2I^-+Cl₂=2Cl^-+I₂；向NaBr和KI的混合溶液中，通入足量的Cl₂充分反应后，将所得溶液蒸干并灼烧，过量的氯气逸出，溴挥发，碘升华，所以最后得到NaCl和KCl；
（6）反应中只能证明氯气比Br₂和I₂的氧化性强，但不能验证Br₂和I₂的氧化性强弱．

解答 解：（1）根据题干信息：甲同学根据元素非金属性与对应最高价含氧酸之间的关系，设计了如图1装置来一次性完成同主族元素非金属性强弱比较的实验研究，硫酸的酸性强于碳酸，碳酸酸性强于硅酸，最高价氧化物对应水化物酸性越强，则原子的非金属性越强，依据强酸制弱酸来设计反应，故答案为：强酸制弱酸；
（2）依据强酸制弱酸来设计反应，所以A为硝酸，B为碳酸钙，C为硅酸钠溶液，故答案为：HNO₃；CaCO₃；Na₂SiO₃；
（3）图1烧杯中为二氧化碳与硅酸钠反应生成硅酸沉淀和碳酸钠，其反应的离子方程式为：SiO₃^2-+CO₂+H₂O═H₂SiO₃↓+CO₃^2-，故答案为：CO₂+SiO₃^2-+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-或2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；
（4）硝酸易挥发，避免干扰，所以为吸收挥发出来的硝酸，应在B和C之间增加一个洗气装置盛放饱和的碳酸氢钠，故答案为：碳酸氢钠；吸收挥发出来的硝酸，避免干扰；
（5）NaBr溶液的棉花与氯气反应生成单质溴，所以棉花由白色变为橙黄色，B处湿润淀粉KI试纸中的碘离子与氯气反应生成单质碘，反应的离子方程式为：2I^-+Cl₂=2Cl^-+I₂；向NaBr和KI的混合溶液中，通入足量的Cl₂充分反应后，将所得溶液蒸干并灼烧，过量的氯气逸出，溴挥发，碘升华，所以最后得到NaCl和KCl；故答案为：棉花由白色变为橙黄色；2I^-+Cl₂=2Cl^-+I₂；NaCl和KCl；
（6）反应中只能证明氯气比Br₂和I₂的氧化性强，但不能验证Br₂和I₂的氧化性强弱，故答案为：不合理；不能验证Br₂和I₂的氧化性强弱．

点评 本题将元素及其化合物、元素周期律与非金属性强弱比较的实验设计结合起来，具有较强的综合性，有一定的难度，注意实验设计的原理和方法．