Question

【題目】某研究性學習小組設計了一組實驗驗證元素周期律。

(1)甲同學在a、b、c三只燒杯里分別加入50 mL水，再分別滴加幾滴酚酞溶液，依次加入大小相近的鋰、鈉、鉀塊，觀察現象。甲同學設計該實驗的目的是_________________，反應最劇烈的燒杯是________(填字母)，結論是__________，原因(從本質上解釋)______________。

(2)乙同學想驗證同周期元素金屬性強弱的規律，最好選用第________周期的________三種元素(填元素名稱)。最簡單的實驗是將大小相近的三小塊金屬分別投入相同濃度的稀鹽酸中，觀察現象。解釋：___________________。寫出鈉和水反應的離子方程式__________________________

(3)丙同學設計實驗驗證非金屬元素的非金屬性越強，對應的最高價含氧酸的酸性就越強。他設計了如圖的裝置以驗證氮、碳、硅元素的非金屬性強弱。丙同學設計的實驗可直接證明三種酸的酸性強弱，已知A是強酸，常溫下可與銅反應；B是塊狀固體；打開分液漏斗的活塞后，C中可觀察到有白色沉淀生成。

①寫出所選用物質的化學式：A：________，B：________，C：________。

②寫出燒杯中發生反應的離子方程式：_________________。

③該實驗存在的問題是___________________，改進措施為___________________________

Answer 1

【答案】驗證鋰、鈉、鉀的活潑性(或同一主族，從上到下元素的金屬性逐漸增強) c 鋰、鈉、鉀的活潑性依次增強 同一主族，從上至下，原子半徑逐漸增大，原子核吸引最外層電子的能力減弱，原子失去電子的能力逐漸增強 三 鈉、鎂、鋁 同一周期從左至右，原子半徑逐漸減小，核電荷數逐漸增大，原子核吸引最外層電子的能力逐漸增強，失去電子的能力減弱，故金屬性逐漸減弱 2Na+2H2O═2Na++2OH-+H2↑ HNO3 CaCO3 Na2SiO3(或K2SiO3) CO2＋SiO32-＋H2O=H2SiO3↓＋CO32-或2CO2＋SiO32-＋2H2O=H2SiO3↓＋2HCO3- 硝酸具有揮發性，無法確定與硅酸鈉反應的是二氧化碳還是揮發出的硝酸 在B和C之間增加一個盛放飽和NaHCO3洗氣裝置

【解析】

(1)由“研究性學習小組設計了一組實驗驗證元素周期律”可知，甲同學設計實驗的目的是驗證鋰、鈉、鉀的金屬性強弱；金屬性越強，單質與水反應越劇烈；

(2)驗證同周期元素金屬性強弱的規律，最好選用第3周期的鈉、鎂、鋁三種元素，因為與第2、4、5、6周期相比較，第3周期元素的變化規律較典型；

(3)利用強酸制備弱酸進行，A是強酸，常溫下可與銅反應，A為硝酸；B是塊狀固體，打開分液漏斗的活塞后，C中可觀察到白色沉淀生成，則B為碳酸鈣、C為硅酸鈉，以此解答。

(1)由“研究性學習小組設計了一組實驗驗證元素周期律”可知，甲同學設計實驗的目的是驗證鋰、鈉、鉀的金屬性強弱；同一主族，從上至下，原子半徑逐漸增大，原子核吸引最外層電子的能力減弱，原子失去電子的能力逐漸增強，所以金屬性K＞Na＞Li，金屬性越強，單質與水反應越劇烈，故反應最劇烈的燒杯是c；故答案為：驗證鋰、鈉、鉀的活潑性(或同一主族，從上到下元素的金屬性逐漸增強)；c；鋰、鈉、鉀的活潑性依次增強；同一主族，從上至下，原子半徑逐漸增大，原子核吸引最外層電子的能力減弱，原子失去電子的能力逐漸增強；

(2)驗證同周期元素金屬性強弱的規律，最好選用第三周期的鈉、鎂、鋁三種元素，因為與第2、4、5、6周期相比較，第三周期元素的變化規律較典型；同一周期從左至右，原子半徑逐漸減小，核電荷數逐漸增大，原子核吸引最外層電子的能力逐漸增強，失去電子的能力減弱，故金屬性逐漸減弱，所以三種金屬中鈉最活潑，遇水就劇烈反應，與鹽酸反應更劇烈，產生大量熱，放出H2，鋁金屬活動性最弱，與酸反應比鎂要緩慢，但也能產生大量氣泡，鎂與酸劇烈反應，產生大量氣泡；故答案為：三；鈉、鎂、鋁；同一周期從左至右，原子半徑逐漸減小，核電荷數逐漸增大，原子核吸引最外層電子的能力逐漸增強，失去電子的能力減弱，故金屬性逐漸減弱；2Na+2H2O═2Na++2OH-+H2↑；

(3)①乙同學的實驗是利用強酸制弱酸的原理，非金屬性越強，其最高價氧化物對應水化物的酸性越強。由題意可推測，A為HNO3，B為CaCO3，C為Na2SiO3；燒杯中二氧化碳與硅酸鈉反應生成硅酸沉淀，其反應離子方程式為：CO2+SiO32-+H2O═H2SiO3↓+CO32-或2CO2+SiO32-+2H2O═H2SiO3↓+2HCO3-，故答案為：HNO3；CaCO3；Na2SiO3；

②根據①可知答案為：CO2+SiO32-+H2O═H2SiO3↓+CO32-或2CO2+SiO32-+2H2O═H2SiO3↓+2HCO3-．

③因硝酸易揮發，則生成的二氧化碳氣體中混有硝酸蒸氣，硝酸也能與硅酸鈉產生白色沉淀，干擾實驗的驗證，則應用飽和碳酸氫鈉除去硝酸，故答案為：硝酸具有揮發性，無法確定與硅酸鈉反應的是二氧化碳還是揮發出的硝酸；在B和C之間增加一個盛放飽和NaHCO3洗氣裝置。