Question

【题目】某研究性学习小组设计实验探究元素周期律和化学反应速率。

(1)甲组同学欲用下图装置探究同周期和同主族元素非金属性的强弱。

①A中反应现象为____，验证碳的非金属性比氮的___(填“强”或“弱”)。

②B中反应现象为____，验证碳的非金属性比硅的___(填“强”或“弱”)。

③结论：同一周期从左到右元素非金属性逐渐____(填“增强”或“减弱”)； 同一主族从上到下元素非金属性逐渐_______(填“增强”或“减弱”)。

④某同学考虑到稀硝酸的挥发，在装置A和B之间增加一个盛有_______试剂的洗气瓶。

(2)乙组同学在恒容容器中进行了三个实验，反应为：2HI(g)H2(g)+I2(g)，H2和I2的起始浓度均为0，反应物HI的浓度随反应时间的变化情况如下表：

实验序号	时间/min 浓度/molL－1 温度/℃	0	10	20	30	40	50	60
1	400	1.0	0.60	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
2	400	1.0	0.80	0.67	0.57	0.50	0.50	0.50
3	450	1.0	0.40	0.25	0.20	0.20	0.20	0.20

①实验1中，在10～20 min内，v(HI)=__________molL－1min－l。

②0～20 min内，实验2比实验1的反应速率______(填“快”或“慢”)，其原因可能是_______________。

③实验3比实验2的反应达到平衡时间_________(填“长”或“短”)，其原因是_________________________________________。

Answer 1

【答案】固体溶解，有气泡生成 弱 产生白色浑浊 强 增强 减弱 饱和碳酸氢钠溶液 0.01 慢 实验1中使用了催化剂 短 实验3的反应温度较高，化学反应速率较快，达到平衡时间短

【解析】

(1)①A中碳酸钙与稀硝酸反应生成二氧化碳、硝酸钙和水；

②A中生成的二氧化碳通入B中二氧化碳与硅酸钠反应生成硅酸沉淀；

③根据上述实验结论，结合元素周期律回答；

④某同学考虑到稀硝酸的挥发，影响实验现象和结论，需要将二氧化碳中混有的硝酸蒸汽除去；

(2)①结合表格数据，根据v=计算；

②实验2与实验1相比，初始浓度相同，体系温度相同，0～20 min内，实验2中HI的浓度的变化量小，据此分析；

③实验3比实验2相比，初始浓度相同，体系温度不同，实验2中达到平衡状态时间更长，据此分析；

(1)①A中碳酸钙与稀硝酸反应生成二氧化碳、硝酸钙和水，实验过程中A装置内固体溶解且有气泡生成，A装置中的反应过程符合强酸制弱酸原理，说明硝酸的酸性强于碳酸；最高价氧化物对应水化物的酸性越强，该元素非金属性越强，则证明碳的非金属性比氮的弱；

②A中生成的二氧化碳通入B中二氧化碳与硅酸钠反应生成硅酸沉淀，故B中的反应现象为产生白色浑浊，根据强酸制弱酸的原理，说明碳酸的酸性强于硅酸，根据①中的分析，则说明碳的非金属性比硅的强；

③根据上述实验结论，碳的非金属性比氮的弱，说明同一周期从左到右元素非金属性逐渐增强；碳的非金属性比硅的强，说明同一主族从上到下元素非金属性逐渐减弱；

④由于氮的非金属性强于硅，稀硝酸具有挥发性，挥发的硝酸进入B装置也可以使B中的硅酸钠溶液转化为硅酸，产生白色浑浊，影响实验现象和结论，需要将二氧化碳中混有的硝酸蒸汽除去。结合物质性质，二氧化碳与碳酸氢钠不反应，硝酸可与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，因此在装置A和B之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠的试剂洗气；

(2)①结合表格数据，实验1中，在10～20 min内， HI的浓度变化量为0.10 molL－1， v(HI)= ==0.01 molL－1min－l；

②实验2与实验1相比，初始浓度相同，体系温度相同，0～20 min内，实验2中HI的浓度的变化量小，说明实验1的反应速率快，由于该反应是气体体积不变的体系，容器体积不变，压强对该平衡体系无影响，导致此变化的原因为实验1中加入催化剂，反应速率加快；

③结合表格数据，实验3比实验2相比，初始浓度相同，体系温度不同，实验2中达到平衡状态时间更长，说明实验3的反应速率快，原因为实验3的反应温度较高，化学反应速率较快，达到平衡时间短。