Question

12．某研究性学习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装置来一次性完成同主族元素碳与硅的非金属性强弱比较的实验研究，其中B为常见的建筑材料；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、湿润的红色试纸．已知常温下浓盐酸与高锰酸钾能反应生成氯气．
根据图1回答：（1）写出选用物质的化学式：AHCl，BCaCO₃；CNa₂SiO₃；
（2）烧瓶中反应的离子方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；烧杯中反应的离子方程式为SiO₃^2-+CO₂+H₂O═H₂SiO₃↓+CO₃^2-（CO₂不足）或SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-（CO₂过量）；
（3）该装置的不足之处：装置B与装置C之间缺少吸收HCl的装置．
根据图2回答：（4）乙同学的实验原理是强氧化剂生成弱氧化剂或活泼的非金属单质置换出 较不活泼的非金属单质；
（5）B处的实验现象是湿润的淀粉KI试纸变蓝；
（6）B处的反应的离子方程式：2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-．

Answer 1

分析 （1）元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性越强，由图可知应是利用最高价含氧酸的酸性强弱比较，利用强酸制弱酸原理分析；
（2）B为常见的建筑材料为碳酸钙，图1烧瓶中盐酸和碳酸钙反应，烧杯中为二氧化碳与硅酸钠反应，注意二氧化碳量不同，产物不同；
（3）氯化氢易挥发，氯化氢能和硅酸盐反应，干扰二氧化碳和硅酸盐的反应，需在装置B与装置C之间添加吸收HCl的装置；
（4）浓盐酸和高锰酸钾在常温下发生氧化还原反应生成氯气，非金属性Cl＞Br＞I，单质的氧化性Cl₂＞Br₂＞I₂，卤素单质之间可发生置换反应；
（5）通过B处的气体主要是氯气，氯气能氧化碘离子，I₂与淀粉作用显示蓝色；
（6）B处氯气氧化碘离子生成碘单质．

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，盐酸的酸性强于碳酸，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，所以A为盐酸，B为常见的建筑材料为碳酸钙，C为硅酸钠溶液，化学式分别为：HCl、CaCO₃、Na₂SiO₃，
故答案为：HCl；CaCO₃；Na₂SiO₃；
（2）图1烧瓶中盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳、氯化钙和水，其反应的离子方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，烧杯中为二氧化碳与硅酸钠反应，其反应的离子方程式为：SiO₃^2-+CO₂+H₂O═H₂SiO₃↓+CO₃^2-（CO₂不足），或是SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-（CO₂过量），
故答案为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；SiO₃^2-+CO₂+H₂O═H₂SiO₃↓+CO₃^2-（CO₂不足）或SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-（CO₂过量）；
（3）B中盐酸与碳酸钙反应，由于反应中盐酸具有挥发性，可能是挥发出的盐酸溶于水与硅酸钠反应生成硅酸沉淀，所以会对二氧化碳与硅酸钠的反应产生干扰，该装置的不足装置B与装置C之间缺少吸收HCl的装置，
故答案为：装置B与装置C之间缺少吸收HCl的装置；
（4）由图2，根据题意，浓盐酸与高锰酸钾反应会生成氯气，其反应的方程式为：2KMnO₄+16HCl=2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O，然后氯气经过B处会与KI反应生成I₂，Cl₂+2KI═2KCl+I₂，单质的氧化性Cl₂＞Br₂＞I₂，由此可知，验证卤族元素性质的递变规律的实验原理是：强氧化剂生成弱氧化剂或活泼的非金属单质置换出较不活泼的非金属单质，
故答案为：强氧化剂生成弱氧化剂或活泼的非金属单质置换出 较不活泼的非金属单质；
（5）氯气在B处与KI反应生成单质碘，碘单质与淀粉作用会变成蓝色，即B处的实验现象是：湿润的淀粉KI试纸变蓝，
故答案为：湿润的淀粉KI试纸变蓝；
（6）氯气的氧化性强于碘单质，B处氯气与KI反应的化学方程式是：Cl₂+2KI═2KCl+I₂，其离子方程式是：2I^-+Cl₂?I₂+2Cl^-，故答案为：2I^-+Cl₂?I₂+2Cl^-．

点评 本题考查探究元素周期律实验方案设计，综合运用元素及其化合物、元素周期律与非金属性强弱比较的有关知识是解答关键，具有较强的综合性，注意实验设计的原理和方法，题目难度中等．