Question

8．某研究小组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、钾、镁、铝各1mol分别投入到足量的同浓度的盐酸中，试预测实验结果：K与盐酸反应最剧烈，Al与盐酸反应的速度最慢；Al与盐酸反应产生的气体最多．
向Na₂S溶液中通入氯气出现黄色浑浊，可证明Cl的非金属性比S强，反应的离子方程式为S^2-+Cl₂═S↓+2Cl^-．
（2）资料显示：钠、镁、铝都可以用于制备储氢的金属氢化物．
①NaH是离子化合物，能与水发生氧化还原反应生成H₂，该反应的还原剂是NaH．
②NaAlH₄是一种良好的储氢材料．NaAlH₄与水反应产生氢气的化学方程式为NaAlH₄+2H₂O=NaAlO₂+4H₂↑．
Ⅱ．为验证氯、溴、碘三种元素的非金属性强弱，用如图所示装置进行试验（夹持仪器已略去，气密性已检验）．

实验过程：
①打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸．
②当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹．
③当B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞a．
④…
（1）A中发生反应生成氯气，请写出该反应的离子方程式：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-═2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O．
（2）验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是A中湿润的淀粉-KI试纸变蓝．
（3）B、C管口“浸有NaOH溶液的棉花”的作用是吸收氯气 防止污染．
（4）为验证溴的氧化性强于碘，过程④的操作和现象是打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡．静止后CCl₄层溶液变为紫红色．
（5）过程③实验的目的是确认C的黄色溶液中无Cl₂，排除Cl₂对溴置换碘实验的干扰；．
（6）请运用原子结构理论解释氯、溴、碘非金属性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根据金属活动性顺序表可以判断钠、钾、镁、铝的活泼性，活泼性越强，与盐酸反应越剧烈；根据电子守恒比较生成氢气体积大小；硫离子被氯气氧化成硫单质，据此写出反应的离子方程式；
（2）①NaH与水发生氧化还原反应生成NaOH与H₂，所含元素化合价升高的物质为还原剂；
②NaAlH₄与水反应生成偏铝酸钠与氢气；
Ⅱ．验证卤素单质氧化性的相对强弱，装置A：高锰酸钾溶液和浓盐酸反应生成氯化锰、氯化钾、氯气和水，装置A中生成氯气，烧瓶上端湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝色，验证氯气的氧化性强于碘，装置B：装置B中盛有溴化钠，氯气进入装置B中，氯气氧化溴离子为溴单质，溶液呈橙红色，验证氯的氧化性强于溴，氯气有毒，能被氢氧化钠吸收，浸有氢氧化钠的棉花防止氯气污染空气，当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹，为验证溴的氧化性强于碘，实验时应避免氯气的干扰，当B中溶液由黄色变为棕红色时，说明有大量的溴生成，此时应关闭活塞a，否则氯气过量，影响实验结论，
（1）A中发生反应生成氯气，是高锰酸钾溶液氧化浓盐酸生成；
（2）氯气遇到湿润的淀粉-KI试纸变蓝；
（3）B、C管口“浸有NaOH溶液的棉花”是吸收氯气防止污染；
（4）溴单质氧化性大于碘单质，溴单质氧化碘离子生成碘单质，应将C中生成的溴加入到盛有KI溶液的D中，观察四氯化碳层颜色；
（5）为验证溴的氧化性强于碘，实验时应避免氯气的干扰，当B中溶液由黄色变为棕红色时，说明有大量的溴生成；
（6）因同一主族元素，从上到下，电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，元素的金属性逐渐增强；

解答 解：Ⅰ．（1）金属活泼性顺序为：钾＞钠＞镁＞铝，所以相同条件下与盐酸反应最激烈的是钾，反应速率最慢的是铝；生成1mol氢气需要得到2mol电子，1mol钾、钠都失去1mol电子，1mol镁失去2mol电子，而1mol铝失去3mol电子，所以生成氢气最多的是金属铝，氯气氧化性强于硫单质，所以氯气能够与硫离子反应生成硫，反应的离子方程式为：S^2-+Cl₂═S↓+2Cl^-，
故答案为：钾；铝；铝； S^2-+Cl₂═S↓+2Cl^-；
（2）①NaH与水发生氧化还原反应生成NaOH与H₂，反应中水中氢元素化合价降低、NaH中氢元素化合价升高，故NaH是还原剂，
故答案为：NaH；
②NaAlH₄与水反应生成偏铝酸钠与氢气，反应方程式为：NaAlH₄+2H₂O=NaAlO₂+4H₂↑，
故答案为：NaAlH₄+2H₂O=NaAlO₂+4H₂↑．
Ⅱ．（1）A中发生反应生成氯气，由高锰酸钾和浓盐酸发生氧化还原反应生成，反应的化学方程式为2KMnO₄+16HCl═5Cl₂↑+2MnCl₂+2KCl+8H₂O，反应的离子方程式为：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-═2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-═2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（2）淀粉变蓝色，说明有单质碘生成，说明氯气氧化性强于单质碘，
故答案为：A中湿润的淀粉-KI试纸变蓝；
（3）B、C管口“浸有NaOH溶液的棉花”的作用是：吸收氯气 防止污染，
故答案为：吸收氯气 防止污染；
（4）为验证溴的氧化性强于碘，应将C中生成的溴加入到盛有KI溶液的D中，如发生氧化还原反应，则静至后CCl₄层溶液变为紫红色，
故答案为：打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D充分振荡，静置后CCl₄层溶液变为紫色；
故答案为：打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡．静止后CCl₄层溶液变为紫红色；
（5）为验证溴的氧化性强于碘，实验时应避免氯气的干扰，当B中溶液由黄色变为棕红色时，说明有大量的溴生成，此时应关闭活塞a，否则氯气过量，影响实验结论，
故答案为：确认C的黄色溶液中无Cl₂，排除Cl₂对溴置换碘实验的干扰；
（6）因同一主族元素，从上到下，电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，元素的金属性逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，
故答案为：同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱．

点评 本题主要考查了卤素单质氧化性的相对强弱的验证，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，根据实验现象并用卤素性质进行解释是解答关键，注意要排除干扰因素的存在，题目难度中等．