Question

【題目】某研究性學習小組設計實驗探究元素周期律和化學反應速率。

(1)甲組同學欲用下圖裝置探究同周期和同主族元素非金屬性的強弱。

①A中反應現象為____，驗證碳的非金屬性比氮的___(填“強”或“弱”)。

②B中反應現象為____，驗證碳的非金屬性比硅的___(填“強”或“弱”)。

③結論：同一周期從左到右元素非金屬性逐漸____(填“增強”或“減弱”)； 同一主族從上到下元素非金屬性逐漸_______(填“增強”或“減弱”)。

④某同學考慮到稀硝酸的揮發，在裝置A和B之間增加一個盛有_______試劑的洗氣瓶。

(2)乙組同學在恒容容器中進行了三個實驗，反應為：2HI(g)H2(g)+I2(g)，H2和I2的起始濃度均為0，反應物HI的濃度隨反應時間的變化情況如下表：

實驗序號	時間/min 濃度/molL－1 溫度/℃	0	10	20	30	40	50	60
1	400	1.0	0.60	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
2	400	1.0	0.80	0.67	0.57	0.50	0.50	0.50
3	450	1.0	0.40	0.25	0.20	0.20	0.20	0.20

①實驗1中，在10～20 min內，v(HI)=__________molL－1min－l。

②0～20 min內，實驗2比實驗1的反應速率______(填“快”或“慢”)，其原因可能是_______________。

③實驗3比實驗2的反應達到平衡時間_________(填“長”或“短”)，其原因是_________________________________________。

Answer 1

【答案】固體溶解，有氣泡生成 弱 產生白色渾濁 強 增強 減弱 飽和碳酸氫鈉溶液 0.01 慢 實驗1中使用了催化劑 短 實驗3的反應溫度較高，化學反應速率較快，達到平衡時間短

【解析】

(1)①A中碳酸鈣與稀硝酸反應生成二氧化碳、硝酸鈣和水；

②A中生成的二氧化碳通入B中二氧化碳與硅酸鈉反應生成硅酸沉淀；

③根據上述實驗結論，結合元素周期律回答；

④某同學考慮到稀硝酸的揮發，影響實驗現象和結論，需要將二氧化碳中混有的硝酸蒸汽除去；

(2)①結合表格數據，根據v=計算；

②實驗2與實驗1相比，初始濃度相同，體系溫度相同，0～20 min內，實驗2中HI的濃度的變化量小，據此分析；

③實驗3比實驗2相比，初始濃度相同，體系溫度不同，實驗2中達到平衡狀態時間更長，據此分析；

(1)①A中碳酸鈣與稀硝酸反應生成二氧化碳、硝酸鈣和水，實驗過程中A裝置內固體溶解且有氣泡生成，A裝置中的反應過程符合強酸制弱酸原理，說明硝酸的酸性強于碳酸；最高價氧化物對應水化物的酸性越強，該元素非金屬性越強，則證明碳的非金屬性比氮的弱；

②A中生成的二氧化碳通入B中二氧化碳與硅酸鈉反應生成硅酸沉淀，故B中的反應現象為產生白色渾濁，根據強酸制弱酸的原理，說明碳酸的酸性強于硅酸，根據①中的分析，則說明碳的非金屬性比硅的強；

③根據上述實驗結論，碳的非金屬性比氮的弱，說明同一周期從左到右元素非金屬性逐漸增強；碳的非金屬性比硅的強，說明同一主族從上到下元素非金屬性逐漸減弱；

④由于氮的非金屬性強于硅，稀硝酸具有揮發性，揮發的硝酸進入B裝置也可以使B中的硅酸鈉溶液轉化為硅酸，產生白色渾濁，影響實驗現象和結論，需要將二氧化碳中混有的硝酸蒸汽除去。結合物質性質，二氧化碳與碳酸氫鈉不反應，硝酸可與碳酸氫鈉反應生成二氧化碳，因此在裝置A和B之間增加一個盛有飽和碳酸氫鈉的試劑洗氣；

(2)①結合表格數據，實驗1中，在10～20 min內， HI的濃度變化量為0.10 molL－1， v(HI)= ==0.01 molL－1min－l；

②實驗2與實驗1相比，初始濃度相同，體系溫度相同，0～20 min內，實驗2中HI的濃度的變化量小，說明實驗1的反應速率快，由于該反應是氣體體積不變的體系，容器體積不變，壓強對該平衡體系無影響，導致此變化的原因為實驗1中加入催化劑，反應速率加快；

③結合表格數據，實驗3比實驗2相比，初始濃度相同，體系溫度不同，實驗2中達到平衡狀態時間更長，說明實驗3的反應速率快，原因為實驗3的反應溫度較高，化學反應速率較快，達到平衡時間短。