Question

18．我校化学兴趣小组设计了一组实验来探究元素周期律．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N、C、Si三种非金属元素的非金属性强弱比较的实验研究；乙同学设计了如图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、湿润的淀粉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．（2KMnO₄+16HCl═2MnCl₂+2KCl+5Cl₂↑+H₂O）

（1）甲同学设计实验的依据是强酸制弱酸；写出甲所选用的物质：B碳酸钙，C硅酸钠溶液；
（2）图1中C处的实验现象为白色沉淀；该实验方案有明显不合理之处，请你指出硝酸易挥发，硝酸进入C中与硅酸钠反应生成硅酸．
（3）图2中B处的实验现象为试纸变蓝色；离子反应方程式为：2I^-+Br₂?I₂+2Br^-．

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，装置证明：酸性：HNO₃＞H₂CO₃＞H₂SiO₃；
（2）图1中C处为二氧化碳与硅酸钠反应生成硅酸沉淀和碳酸钠，据此分析实验现象，硝酸易挥发，硝酸进入C中与硅酸钠反应生成硅酸，不一定为二氧化碳和硅酸钠的反应；
（3）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．
利用如图装置证明溴单质氧化性强于碘单质的氧化性，B处发生的是溴和碘离子的反应生成碘单质，碘单质遇淀粉变蓝．

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，硝酸的酸性强于碳酸，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，所以A为硝酸，B为碳酸钙，C为硅酸钠溶液，硝酸与碳酸钙反应生成二氧化碳、硝酸钙和水，其反应的离子方程式为：CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+2CO₂↑+H₂O；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：强酸制弱酸；碳酸钙；硅酸钠溶液；
（2）二氧化碳通入硅酸钠溶液生成硅酸沉淀，装置C中反应是：CO₂+SiO₃^2-+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-，硝酸易挥发，硝酸进入C中与硅酸钠反应生成硅酸，所以不能确定C中反应物时二氧化碳还是硝酸；
故答案为：白色沉淀；硝酸易挥发，硝酸进入C中与硅酸钠反应生成硅酸；
（3）利用如图装置证明氯气氧化性强于溴单质的氧化性，C中发生的是氯气和溴离子的反应生成溴单质2Br^-+Cl₂?Br₂+2Cl^-，溴单质与碘离子反应，反应的离子方程式为：2I^-+Br₂?I₂+2Br^-，碘单质遇淀粉变蓝，
故答案为：试纸变蓝色；2I^-+Br₂?I₂+2Br^-．

点评 本题考查了酸性强弱的比较实验设计，试剂选择，离子方程式的书写，熟练掌握物质性质是解题关键，题目难度中等，侧重于考查学生的实验设计能力和对基础知识的应用能力．