Question

3．某研究性学习小组设计了一组实验，验证元素周期律．
（1）甲同学在a、b、c、d四只烧杯里分别加入50mL冷水，再分别滴加几滴酚酞溶液，依次加入大小相近的钠（Na）、镁（Mg）、铝（Al）、钾（K）金属块，观察现象．
①甲同学设计实验的目的是验证：同一主族，从上到下元素的元素金属性逐渐增强；同一周期，从左到右，元素金属性逐渐减弱；
②反应最剧烈的烧杯里金属是D（填字母）
A、钠   B、镁  C、铝   D、钾；
③写出a烧杯里发生反应的离子方程式2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑．
④实验中发现b、c两只烧杯中几乎没有什么现象，要想达到实验的目的，请你帮助选择下列合适的方法BC．
A．把镁、铝的金属块换成金属粉末
B．把烧杯中的冷水换成热水
C．把烧杯中的冷水换成盐酸
D．把烧杯中的冷水换成氢氧化钠溶液
（2）乙同学设计实验验证：非金属元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性就越强．他设计了如图装置以验证碳、氮、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，其浓溶液在常温下可与铜反应；B是块状固体；烧杯中盛放C的水溶液，打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到白色胶状沉淀生成．
①写出所选用物质的化学式：A、HNO₃； C、Na₂SiO₃（或K₂SiO₃）．
②写出烧瓶中发生反应的化学方程式：2HNO₃+CaCO₃=Ca（NO₃）₂+H₂O+CO₂↑．
③碳、氮、硅三种元素的非金属性由强到弱顺序为氮＞碳＞硅．

Answer 1

分析 （1）①根据元素周期律可知，同一周期，从左到右，失电子能力减弱，元素金属性逐渐减弱；
②先判断金属性强弱，然后根据金属性越强，单质与水反应越剧烈，四种金属中钾的金属性最强，则反应最剧烈的烧杯里金属是钾；
③钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，根据离子方程式的书写方法书写；
④反应现象不明显，说明反应速率小，根据影响速率的因素分析，镁能与热水反应，铝与水不反应，但二者均能与酸反应，则要想达到实验的目的，可以把把烧杯中的冷水换成热水或把把烧杯中的冷水换成盐酸；
（2）利用强酸制备弱酸进行，A是强酸，常温下可与铜反应，为硝酸；B是块状固体，打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到白色沉淀生成，则B为碳酸钙、C为硅酸钠，以此解答．

解答 解：（1）①根据元素周期律可知甲同学设计实验的目的是验证：同一主族，从上到下元素的元素金属性逐渐增强；同一周期，从左到右，元素金属性逐渐减弱，
故答案为：逐渐减弱；
②金属性：K＞Na＞Mg＞Al，金属性越强，单质与水反应越剧烈，故反应最剧烈的烧杯是D，
故答案为：D；
③钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，则反应的离子方程式：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑，
故答案为：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；
④反应现象不明显，说明反应速率小，升高温度可以加快速率，所以把冷水换为热水，把水换为盐酸增大了溶液中氢离子的浓度，可以加快速率，
故答案为：BC；
（2）①利用强酸制备弱酸进行，A是强酸，常温下可与铜反应，硝酸；B是块状固体，打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到白色沉淀生成，则B为碳酸钙、C为硅酸钠或硅酸钾，
故答案为：HNO₃；Na₂SiO₃（或K₂SiO₃）；
②烧瓶中发生硝酸与碳酸钙的反应，方程式为2HNO₃+CaCO₃=Ca（NO₃）₂+H₂O+CO₂↑；
故答案为：2HNO₃+CaCO₃=Ca（NO₃）₂+H₂O+CO₂↑；
③元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，以及较强酸制备较弱酸原理，由实验可知酸性：硝酸大于碳酸，碳酸大于硅酸，则非金属性氮＞碳＞硅，
故答案为：氮＞碳＞硅．

点评 本题考查了物质性质实验方案的设计，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，本题将元素及其化合物、元素周期律与实验知识结合起来，具有较强的综合性，题目难度中等．