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、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

CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O 溶液变浑浊 除去二氧化碳中混有的硝酸蒸气 N＞C＞Si Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－ 吸收尾气，防止污染环境 Cl2＞Br2 Cl＞Br

【解析】

实验Ⅰ：元素最高价含氧酸的酸性强弱判断元素非金属性强弱，酸性越强，非金属性越强，A中反应是碳酸钙和稀硝酸反应生成二氧化碳，证明氮非金属性大于碳；B装置是为了吸收挥发出的硝酸蒸气，避免影响证明碳的非金属性大于硅的实验，C中为Na2SiO3溶液，二氧化碳通入硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀，证明碳的非金属性大于硅；

实验Ⅱ：探究氯、溴的非金属性强弱的递变规律，根据实验装置图可知，实验原理为A装置：浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯气，氯气通入装置B：溴化钾溶液中，溶液出现红色，有溴单质生成，说明氯的非金属性强于溴，装置中挥发出来的溴或氯气都有毒，会污染空气，所以要用装置C：氢氧化钠溶液吸收。

(1)A中反应是碳酸钙和稀硝酸反应生成二氧化碳，反应的离子方程式为：CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，根据强酸制取弱酸的原理，硝酸的酸性强于碳酸，硝酸、碳酸分别为N、C的最高价含氧酸，所以可证明氮非金属性大于碳，C中为Na2SiO3溶液，通入二氧化碳反应生成硅酸沉淀，根据强酸制取弱酸的原理，碳酸的酸性强于硅酸，碳酸、硅酸分别为C. Si的最高价含氧酸，所以可证明碳的非金属性大于硅，C装置中观察到溶液变浑浊；

(2)硝酸易挥发，制取的二氧化碳中含有硝酸，若不除去硝酸，无法说明C装置中观察到溶液变浑浊是硝酸和硅酸盐反应，还是碳酸和硅酸盐反应，所以B装置是为了吸收挥发出的硝酸蒸气；

(3)A中反应是碳酸钙和稀硝酸反应生成二氧化碳，C中为Na2SiO3溶液，通入二氧化碳反应生成硅酸沉淀，证明碳酸的酸性强于硅酸，所以碳酸、硝酸、硅酸的酸性强弱顺序是硝酸、碳酸、硅酸，根据实验现象和元素最高价含氧酸的酸性强弱判断元素非金属性强弱，酸性越强，非金属性越强，推知C、N、Si三种元素非金属性的强弱为N＞C＞Si；

(4)A装置：浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯气2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，氯气通入装置B:溴化钾溶液中，2Br−+Cl2⇌Br2+2Cl−溶液出现红色，有溴单质生成，说明氯的非金属性强于溴；

(5)装置中挥发出来的溴或氯气都有毒，会污染空气，氢氧化钠能吸收溴单质、氯气，所以要用装置C:氢氧化钠溶液吸收；

(6)单质的氧化性越强，则元素非金属性越强，根据反应：Cl2+2Br−═Br2+2Cl−，得到氧化性：Cl2＞Br2，非金属性：Cl＞Br。