Question

某同学设计实验以探究元素性质的递变规律，实验装置如图所示。

实验Ⅰ：根据元素最高价含氧酸的酸性强弱探究元素非金属性递变规律。

已知A装置的烧瓶里装有大理石，分液漏斗里装有稀HNO₃，B装置中装有饱和碳酸氢钠溶液，装置C中装有Na₂SiO₃溶液，试回答：

（1）A中反应的离子方程式为____________________，C中可观察到的现象是________。

（2）B装置的作用是__________________________________________________________。

（3）根据实验现象推知，碳酸、硝酸、硅酸的酸性强弱顺序是________，由此得出碳、硅、氮三种元素非金属性的强弱顺序是________。

实验Ⅱ：已知常温下高锰酸钾与浓盐酸混合可产生氯气，利用该装置探究氯和溴元素的非金属性强弱。

（4）写出B装置中发生反应的离子方程式：_______________________________________。

（5）C装置的作用是_________________________________________________________。

（6）实验结论：氧化性：____________________，非金属性：____________________。

Answer

（1）CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O 溶液变浑浊

（2）除去二氧化碳中混有的硝酸蒸气

（3）HNO3>H2CO3>H2SiO3 N>C>Si

（4）Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－

（5）吸收尾气，防止氯气污染环境

（6）Cl2>Br2 Cl>Br

【解析】（1）A中硝酸与碳酸钙反应产生二氧化碳：CaCO3＋2HNO3=Ca（NO3）2＋CO2↑＋H2O，碳酸的酸性比硅酸强，发生反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2CO2＋2H2O=2NaHCO3＋H2SiO3↓，因此C中产生白色沉淀或溶液变浑浊。

（2）由于硝酸具有挥发性，为避免硝酸与硅酸钠反应而干扰二氧化碳与硅酸钠溶液反应，必须净化二氧化碳，利用饱和碳酸氢钠溶液吸收硝酸蒸气。

（3）由实验现象可知三种酸中，硝酸酸性最强，硅酸酸性最弱；由此推知，氮的非金属性最强，硅的非金属性最弱。在元素周期表中，氮和碳位于同一周期，碳与硅位于同一主族，由此可以推出同主族、同周期非金属元素性质的递变规律。

（4）题目已限制探究氯与溴的非金属性强弱，所以B中应装溴化钾或溴化钠溶液。

（5）由于尾气中含有氯气，故要用碱溶液吸收，以避免污染环境。

（6）根据置换反应可得出单质的氧化性强弱。