Question

10．某研究性学习小组设计了一组实验验证元素周期律．
（Ⅰ）甲同学在a、b、c三只烧杯里分别加入50mL水，再分别滴加几滴酚酞溶液，依次加入大小相近的锂、钠、钾块，观察现象．
甲同学设计实验的目的是锂、钠、钾的活动性（或同一主族，从上到下元素的金属性逐渐增强），烧杯c（填字母）中的反应最剧烈．
（Ⅱ）乙同学设计实验验证非金属元素的非金属性越强，对应的最高价含氧酸的酸性就越强．他设计了如图装置以验证氮、碳、硅元素的非金属性强弱．
乙同学设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸，常温下可与铜反应；B是块状固体；打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到有白色沉淀生成．
（1）写出所选用物质的化学式：A：HNO₃；B：CaCO₃； C：Na₂SiO₃（或K₂SiO₃）．
（2）写出烧杯中发生反应的离子方程式：CO₂+SiO₃^2-+H₂O═H₂SiO₃↓+CO₃^2-或2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-
（3）该装置存在着某个缺陷，改进的方法是在B、C之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶．

Answer 1

分析 （Ⅰ）这几种金属单质都能与水反应生成氢气，但反应剧烈程度不同，剧烈程度不同说明金属的活泼性不同；金属的金属性越强，其单质与水或酸反应越剧烈；
（Ⅱ）（1）强酸能和弱酸盐反应生成弱酸，要证明N、C、Si元素非金属性强弱，可以用硝酸和碳酸盐反应、然后用生成的二氧化碳与可溶性硅酸盐反应来证明；
（2）CO₂、H₂O和可溶性硅酸盐反应生成硅酸沉淀同时生成碳酸盐或碳酸氢盐；
（3）硝酸具有挥发性，所以生成的二氧化碳中含有硝酸，硝酸和可溶性硅酸盐反应生成难溶性的硅酸，则影响二氧化碳和硅酸盐溶液的反应．

解答 解：（Ⅰ）这几种金属单质都能与水反应生成氢气，但反应剧烈程度不同，剧烈程度不同说明金属的活泼性不同，所以该实验目的是验证锂、钠、钾的活动性（或同一主族，从上到下元素的金属性逐渐增强）；金属的金属性越强，其单质与水或酸反应越剧烈，这几种金属的金属性最强的是K，则c中反应最剧烈，
故答案为：锂、钠、钾的活动性（或同一主族，从上到下元素的金属性逐渐增强）；c；
（Ⅱ）（1）强酸能和弱酸盐反应生成弱酸，要证明N、C、Si元素非金属性强弱，可以用硝酸和碳酸盐反应、然后用生成的二氧化碳与可溶性硅酸盐反应来证明，所以A中是HNO₃、B中是碳酸钙、C中是Na₂SiO₃（或K₂SiO₃）
，故答案为：HNO₃；CaCO₃；Na₂SiO₃（或K₂SiO₃）；
（2）CO₂、H₂O和可溶性硅酸盐反应生成硅酸沉淀同时生成碳酸盐或碳酸氢盐，则离子方程式为CO₂+SiO₃^2-+H₂O═H₂SiO₃↓+CO₃^2-或2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-，
故答案为：CO₂+SiO₃^2-+H₂O═H₂SiO₃↓+CO₃^2-或2CO₂+SiO₃^2-+2H₂O═H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；
（3）硝酸具有挥发性，所以生成的二氧化碳中含有硝酸，硝酸和可溶性硅酸盐反应生成难溶性的硅酸，则影响二氧化碳和硅酸盐溶液的反应，所以其改进方法为在B、C 之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶，
故答案为：在B、C 之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶．

点评 本题考查探究性质实验方案设计，为高频考点，侧重考查学生实验探究及实验设计能力，明确实验原理、物质性质是解本题关键，会根据实验目的选取合适的实验试剂，注意从实验操作和实验评价方面分析解答，题目难度不大．