Question

20．某同学设计实验以探究元素性质的递变规律，实验装置如图所示．

实验Ⅰ：根据元素最高价含氧酸的酸性强弱探究元素非金属性递变规律．利用上述装置图1一次性完成Cl、C、Si三种非金属元素的非金属性强弱比较的实验研究
（1）实验中选用的物质名称为：A高氯酸，B碳酸钙或碳酸钡或碳酸钠．
（2）C处反应的离子方程式为SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-（或SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-）．
（3）根据实验现象推知，可得出碳、硅、氯三种元素非金属性的强弱顺序是Cl＞C＞Si．
实验Ⅱ：已知常温下高锰酸钾与浓盐酸混合可产生氯气和Mn²⁺，利用上述装置图2探究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、湿润的淀粉KI试纸、湿润红纸．
（4）写出圆底烧瓶中发生反应的离子方程式：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O．
（5）B处的实验现象为试纸变蓝．
（6）根据A、B两处的实验现象能否推出非金属性Cl＞Br＞I，否（填“能”或“否”）．

Answer 1

分析 实验Ⅰ：元素最高价含氧酸的酸性强弱判断元素非金属性强弱，酸性越强，非金属性越强，AB中反应是碳酸盐和高氯酸反应生成二氧化碳，证明氯非金属性大于碳；C中为Na₂SiO₃溶液，二氧化碳通入反应生成硅酸沉淀，证明碳的非金属性大于硅．
（1）A中反应是碳酸钙和高氯酸反应生成二氧化碳，证明氯非金属性大于碳，A为高氯酸，B为碳酸盐；
（2）C中为Na₂SiO₃溶液，二氧化碳通入反应生成硅酸沉淀，证明碳的非金属性大于硅；
（3）根据实验现象和元素最高价含氧酸的酸性强弱判断元素非金属性强弱，酸性越强，非金属性越强，推知Cl、N、Si三种元素非金属性的强弱．
实验Ⅱ：探究氯、溴、碘的非金属性强弱的递变规律，根据实验装置图可知，实验原理为圆底烧瓶中：浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯气，氯气通入A、B、C三处分别是沾有NaBr溶液的棉花、湿润的淀粉KI试纸、湿润红纸试管，溴化钠，溶液出现红色，有溴单质生成，说明氯的非金属性强于溴，湿润的淀粉KI试纸试纸变蓝，湿润红纸褪色．
（4）圆底烧瓶中浓盐酸和高锰酸钾发生氧化还原反应生成氯化锰、氯化钾和氯气，据此书写离子方程式；
（5）溴单质、氯气和碘化钾发生置换反应生成碘单质，碘单质和淀粉显示蓝色；
（6）氯的非金属性强于碘，溴的非金属性强于碘，碘化钾处，2I^-+Cl₂?I₂+2Cl^-，2I^-+Br₂?I₂+2Br^-，不能说明Br＞I．

解答 解：实验Ⅰ：（1）B中碳酸盐，可以是碳酸钙或碳酸钡或碳酸钠，和A中滴入B中的高氯酸反应生成二氧化碳，如碳酸钙反应的离子方程式为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，根据强酸制取弱酸的原理，高氯酸的酸性强于碳酸，高氯酸、碳酸分别为Cl、C的最高价含氧酸，所以可证明氯非金属性大于碳，C中为Na₂SiO₃溶液，二氧化碳通入反应生成硅酸沉淀，根据强酸制取弱酸的原理，碳酸的酸性强于硅酸，碳酸、硅酸分别为C、Si的最高价含氧酸，所以可证明碳的非金属性大于硅，C装置中观察到溶液变浑浊，
故答案为：高氯酸；碳酸钙或碳酸钡或碳酸钠；
（2）C中为Na₂SiO₃溶液，二氧化碳通入反应生成硅酸沉淀，证明碳酸的酸性强于硅酸，少量二氧化碳和硅酸盐反应生成硅酸和碳酸钠，离子反应为：SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-，过量二氧化碳和硅酸钠反应生成硅酸和碳酸氢钠，离子反应为：SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-，
故答案为：SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-（或SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-）；
（3）A中反应是碳酸盐和高氯酸反应生成二氧化碳，证明高氯酸的酸性强于碳酸，C中为Na₂SiO₃溶液，二氧化碳通入反应生成硅酸沉淀，证明碳酸的酸性强于硅酸，所以碳酸、高氯酸、硅酸的酸性强弱顺序是高氯酸、碳酸、硅酸，根据实验现象和元素最高价含氧酸的酸性强弱判断元素非金属性强弱，酸性越强，非金属性越强，推知Cl、C、Si三种元素非金属性的强弱为Cl＞C＞Si，
故答案为：Cl＞C＞Si；
实验Ⅱ：（4）圆底烧瓶中浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯气2KMnO₄+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，离子反应为：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（5）氯的非金属性强于碘，溴的非金属性强于碘，碘化钾处，2I^-+Cl₂?I₂+2Cl^-，2I^-+Br₂?I₂+2Br^-碘单质和淀粉显示蓝色，所以B处的实验现象为试纸变蓝，
故答案为：试纸变蓝；
（6）装置中氯气也能和碘化钾发应，不一定为生成的溴和碘化钾的反应，不能说明Br＞I，所以根据A、B两处的实验现象不能推出非金属性Cl＞Br＞I，
故答案为：否．

点评 本题考查了实验设计和实验分析的判断，主要是非金属性强弱的判断依据，掌握物质性质和实验设计是解题关键，题目难度中等，（6）装置中氯气、溴单质都能和碘化钾反应，为易错点．