Question

11．某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律，设计了如下实验．
Ⅰ．（1）将钠、镁、铝各0.2mol分别投入到100mL的1mol/L盐酸中，试预测实验结果：
钠与盐酸反应最剧烈，铝与盐酸反应的速度最慢；钠与盐酸反应产生的气体体积最多（同状况下）．
Ⅱ．利用下图装置可验证同主族元素非金属性的变化规律：
（2）仪器A的名称为分液漏斗，干燥管D的作用为防倒吸．
（3）若要证明非金属性：Cl＞I，则A中加浓盐酸，B中加KMnO₄（KMnO₄与浓盐酸常温下反应生成氯气），C中加淀粉碘化钾混合溶液，观察到C中溶液变蓝的现象，即可证明．从环境保护的观点考虑，此装置缺少尾气处理装置，可用NaOH溶液吸收尾气．
（4）若要证明非金属性：C＞Si，则在A中加盐酸、B中加CaCO₃、C中加Na₂SiO₃溶液，观察到C中溶液变浑浊（或有白色胶状沉淀生成或有沉淀生成）的现象，即可证明．有的同学认为该实验设计不够严密，则应在B、C两装置间添加装有饱和NaHCO₃溶液的洗气瓶．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根据金属活动性顺序表可以判断钠、镁、铝的活泼性，活泼性越强，与同浓度的盐酸反应越剧烈；根据反应物的量先判断金属与酸哪种过量，按不足量计算．钠与酸反应完会继续与水反应，据此比较生成氢气体积大小；
II．（2）仪器A的名称是分液漏斗；有缓冲作用的仪器能防止倒吸；
（3）KMnO₄与浓盐酸反应生成氯气，氯气具有强氧化性，能将碘离子氧化为碘单质，碘遇淀粉试液变蓝色，氯气有毒，不能直接排空，但能和碱溶液反应生成盐；
（4）二氧化碳和硅酸钠反应生成难溶性的硅酸；氯化氢具有挥发性，导致生成的二氧化碳中含有HCl，从而造成干扰，可以用饱和的碳酸氢钠溶液吸收HCl．

解答 解：Ⅰ．（1）根据金属活动性顺序表可知：金属活泼性顺序为：钠＞镁＞铝，所以相同条件下与盐酸反应最激烈的是钠，反应速率最慢的是铝；将三种金属各0.2mol分别投入100mL 1mol/L的盐酸中，可知三种金属都过量，应按盐酸的量计算，镁、铝产生氢气物质的量相等，产生氢气的物质的量为：（0.1L×1mol/L）×$\frac{1}{2}$═0.05 mol．但金属钠活泼，能与水反应生成氢气，钠与水反应产生氢气应按钠的物质的量计算：0.2mol钠产生0.1mol氢气，则生成氢气最多的是钠，
故答案为：钠；铝；钠；
II．（1）仪器A的名称是分液漏斗；有缓冲作用的仪器能防止倒吸，倒置的干燥管有缓冲作用，所以能防止倒吸，
故答案为：分液漏斗；防倒吸；
（3）KMnO₄与浓盐酸反应生成氯气，氯气与淀粉碘化钾混合溶液反应生成碘单质，碘遇淀粉试液变蓝色，故C中溶液变为蓝色，氯气与淀粉碘化钾混合溶液反应离子方程式为：Cl₂+2I^-═2Cl^-+I₂，则证明了非金属性：Cl＞I，过量的氯气会逸散到空气中，污染环境，可用碱液吸收，可用NaOH溶液吸收，反应离子方程式为：2OH^-+Cl₂═Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案为：变蓝；NaOH；
（4）碳酸和硅酸钠反应生成硅酸沉淀和碳酸钠，所以C中变浑浊（或有白色胶状沉淀生成或有沉淀生成）；碳酸钙和盐酸反应是放热反应，放出的热量促进氯化氢挥发，导致制取的二氧化碳中含有HCl，HCl和硅酸钠反应生成硅酸，从而对二氧化碳产生干扰，为防止干扰，用饱和的碳酸氢钠溶液除去HCl，所以应在两装置间添加装有饱和NaHCO₃溶液的洗气瓶除去，
故答案为：变浑浊（或有白色胶状沉淀生成或有沉淀生成）；饱和NaHCO₃．

点评 本题考查性质实验方案设计，侧重考查学生分析判断及知识运用能力，明确实验原理是解本题关键，知道金属性、非金属性强弱判断方法，题目难度中等，注意一些活泼金属与酸反应完会继续与水反应．