Question

20．某研究性學習小組設計了一組實驗來探究元素周期律．甲同學根據元素非金屬性與對應最高價含氧酸之間的關系，選用硫酸、鹽酸、CaCO₃、Na₂SO₄溶液、Na₂SiO₃溶液中某些試劑，設計了如圖1裝置來一次性完成同主族元素碳與硅的非金屬性強弱比較的實驗研究；乙同學設計了如圖2裝置來驗證鹵族元素性質的遞變規(guī)律，A、B、C三處分別是沾有NaBr溶液的棉花、濕潤的淀粉KI試紙、濕潤的紅色試紙．已知常溫下濃鹽酸與高錳酸鉀能反應生成氯氣．

根據圖1回答：
（1）寫出選用物質為：A鹽酸，C硅酸鈉溶液 
（2）燒瓶中反應的離子方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O
（3）有同學認為甲同學的實驗設計有明顯的不足，你認為不足之處為鹽酸易揮發(fā)，生成的二氧化碳氣體中會混有氯化氫蒸氣，裝置中無除雜裝置．
根據圖2回答：
（4）根據乙同學的實驗原理可推測氯、溴、碘元素的非金屬性強弱順序為：Cl＞Br＞I
（5）B處的實驗現象是濕潤的淀粉KI試紙變藍；
（6）B處的反應的離子方程式：2I^-+Cl₂?I₂+2Cl^-．
（7）有同學認為乙同學的實驗設計也有明顯的不足，你認為不足之處為通過B的氣體主要是Cl₂，即不能說明氧化性Br₂＞I₂．

Answer 1

分析 根據圖1，可知，應該運用弱酸制強酸或較強酸制較弱酸的實驗原理，即用鹽酸制取二氧化碳，用二氧化碳與硅酸鈉反應制硅酸，觀察圖1，B為顆粒狀固體，則可判斷B為CaCO₃，應用鹽酸（不用硫酸，因為硫酸無法與碳酸鈣反應制取二氧化碳）與碳酸鈣反應制取CO₂．則A是鹽酸，B是碳酸鈣，C是硅酸鈉溶液，
（1）依據分析可知A為鹽酸，C為硅酸鈉溶液；
（2）燒瓶中是碳酸鈣和稀鹽酸反應生成氯化鈣、二氧化碳和水；
（3）鹽酸易揮發(fā)生成的二氧化碳氣體中會混有氯化氫蒸氣，裝置C中生成的硅酸沉淀不一定是二氧化碳反應生成；
根據圖2，可知，應該運用非金屬單質之間的置換反應來判斷非金屬元素的強弱，
（4）氧化劑氧化性大于氧化產物；
（5）氯氣在B處與KI反應生成單質碘，碘單質與淀粉作用會變成藍色；
（6）B處氯氣與KI反應生成碘單質；
（7）通過B處的氣體主要是氯氣，氯氣能氧化碘離子，不能證明氧化性Br₂＞I₂．

解答 解：（1）要比較碳和硅兩種元素的非金屬強弱，可以通過其最高價氧化物對應水合物的酸性強弱來判斷，即可用較強酸制備較弱酸，因此可考慮把CO₂氣體通入Na₂SiO₃溶液，看是否有硅酸沉淀生成．觀察圖1，B為顆粒狀固體，則可判斷B為CaCO₃，應用鹽酸（不用硫酸，因為硫酸無法與碳酸鈣反應制取二氧化碳）與碳酸鈣反應制取CO₂．則A是鹽酸，B是碳酸鈣，C是硅酸鈉溶液．
故答案為：鹽酸；硅酸鈉溶液；
（2）燒瓶中應是碳酸鈣與稀鹽酸反應，因為碳酸鈣難溶于水，要寫分子式，鹽酸是強酸，要寫成離子，因此燒瓶中反應的離子方程式是：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；
（3）B中鹽酸與碳酸鈣反應，由于反應中鹽酸具有揮發(fā)性，可能是揮發(fā)出的鹽酸溶于水與硅酸鈉反應生成硅酸沉淀，所以會對二氧化碳與硅酸鈉的反應產生干擾，裝置中缺少除雜裝置，
故答案為：鹽酸易揮發(fā)，生成的二氧化碳氣體中會混有氯化氫蒸氣，裝置中無除雜裝置；
根據圖2回答：
（4）由圖2，A、B、C三處分別是沾有NaBr溶液的棉花、濕潤的淀粉KI試紙、濕潤的紅色試紙，根據題意，濃鹽酸與高錳酸鉀反應會生成氯氣，氯氣通過A處的溴化鈉溶液發(fā)生反應生成溴單質，然后氯氣經過B處會與KI反應生成I₂，由此可知，驗證鹵族元素性質的遞變規(guī)律的實驗原理是：強氧化劑生成弱氧化劑 或活潑的非金屬單質置換出較不活潑的非金屬單質，氯、溴、碘元素的非金屬性強弱順序為Cl＞Br＞I，
故答案為：Cl＞Br＞I；
（5）氯氣在B處與KI反應生成單質碘，碘單質與淀粉作用會變成藍色，即B處的實驗現象是：濕潤的淀粉KI試紙變藍，
故答案為：濕潤的淀粉KI試紙變藍；
（6）B處氯氣與KI反應的化學方程式是：Cl₂+2KI═2Cl^-+I₂，其離子方程式是：2I^-+Cl₂?I₂+2Cl^-．
故答案為：2I^-+Cl₂?I₂+2Cl^-；
（7）通過B處的氣體主要是氯氣，氯氣能氧化碘離子，所以淀粉KI試紙變藍色，是因為B處氯氣通過濕潤的淀粉KI試紙，氯氣與KI反應Cl₂+2KI═2Cl^-+I₂，生成碘單質，所以不能證明Br₂＞I₂，
故答案為：通過B的氣體主要是Cl₂，即不能說明氧化性Br₂＞I₂．

點評 本題將元素及其化合物、元素周期律與非金屬性強弱比較的實驗設計結合起來，具有較強的綜合性，有一定的難度，注意實驗設計的原理和方法，題目難度中等．