Question

某研究小组为探究元素周期表中元素性质的递变规律，设计了如下实验。

Ⅰ．（1）将钠、钾、镁、铝各1mol分别投入到足量的同浓度的盐酸中，试预测实验结果：________与盐酸反应最剧烈，________与盐酸反应的速度最慢；________与盐酸反应产生的气体最多。

向Na₂S溶液中通入氯气出现黄色浑浊，可证明Cl的非金属性比S强，反应的离子方程式为_______________。

（3）资料显示：钠、镁、铝都可以用于制备储氢的金属氢化物。

① NaH是离子化合物，能与水发生氧化还原反应生成H₂，该反应的还原剂是________________。

② NaAlH₄是一种良好的储氢材料。NaAlH₄与水反应产生氢气的化学方程式为____________________。

Ⅱ．为验证氯、溴、碘三种元素的非金属性强弱，用下图所示装置进行试验（夹持仪器已略去，气密性已检验）。

实验过程：

①打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。

②当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。

③当B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞a。

④……

（1）A中发生反应生成氯气，请写出该反应的离子方程式：___________________。

（2）验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是________________________。

（3）B、C管口“浸有NaOH溶液的棉花”的作用是__________________________。

（4）为验证溴的氧化性强于碘，过程④的操作和现象是______________________。

（5）过程③实验的目的是____________________。

（6）请运用原子结构理论解释氯、溴、碘非金属性逐渐减弱的原因：_______________。

Answer

钾 铝 铝 S2－＋Cl2 == S↓＋2Cl－ NaH NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑ 2MnO4－+16H++10Cl－== 2Mn2++5Cl2↑+8H2O 淀粉KI试纸变蓝 吸收氯气 防止污染 打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡。静止后CCl4层溶液变为紫红色 确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰 同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱

【解析】Ⅰ．（1）金属活泼性顺序为：钾＞钠＞镁＞铝，所以相同条件下与盐酸反应最激烈的是钾，反应速率最慢的是铝；生成1mol氢气需要得到2mol电子，1mol钾、钠都失去1mol电子，1mol镁失去2mol电子，而1mol铝失去3mol电子，所以生成氢气最多的是金属铝；（2）氯气氧化性强于硫单质，所以氯气能够与硫离子反应生成硫，反应的离子方程式为：S2-+Cl2═S↓+2Cl-；（3）① NaH和水反应的方程式为：NaH+H2O=NaOH+H2↑，其中水是氧化剂，NaH是还原剂；由上述反应不难发现NaAlH4中的H呈-1价，同样可以被水氧化为氢气，同时生成NaAlO2，即：NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑；

Ⅱ．（1）A中高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气、氯化钾、氯化锰和水的离子方程式为：2MnO4－+16H++10Cl－=2Mn2++5Cl2↑+8H2O；（2）验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是KI淀粉试纸变蓝，Cl2＋2I－=2Cl－＋I2 ,I2遇淀粉变蓝色；（3）B、C管口“浸有NaOH溶液的棉花”的作用是：吸收氯气，防止污染空气；（4）为验证溴的氧化性强于碘，过程④的操作和现象是打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡。静止后CCl4层溶液变为紫红色，其中紫红色为I2溶解在CCl4呈现的颜色；（5)过程③实验的目的是确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰；(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱。

点睛：本题考查了探究金属单质的金属性强弱、非金属单质的非金属性强弱方法，对应实验原理、操作、现象的描述，从结构上理解氧化性递变的原因。证明卤素的氧化性强弱实验，侧重考查学生实验探究能力和逻辑思维能力，解题的关键是紧密结合题干的提供的实验图，进行合理的猜测。