Question

5．學(xué)習(xí)了元素周期律的相關(guān)知識(shí)后，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了多個(gè)實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室探究元素性質(zhì)的遞變規(guī)律．
Ⅰ．甲組同學(xué)根據(jù)元素非金屬性與對(duì)應(yīng)最高價(jià)含氧酸之間的關(guān)系，選取C、Si、S三種非金屬元素的常見(jiàn)化合物，設(shè)計(jì)了如圖1裝置來(lái)一次性完成同主族和同周期元素非金屬性強(qiáng)弱比較的實(shí)驗(yàn)研究．

（1）甲組同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的依據(jù)是元素的非金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物的水化物酸性越強(qiáng)；
（2）寫(xiě)出選用物質(zhì)的名稱：A稀硫酸B碳酸鈉C硅酸鈉溶液；
（3）燒杯C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式CO₂+H₂O+SiO₃^2-=H₂SiO₃↓+CO₃^2-，
（4）通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論：元素非金屬性強(qiáng)弱順序?yàn)镾＞C＞Si．（填元素符號(hào)）
Ⅱ．乙組同學(xué)認(rèn)為利用圖1裝置可直接比較Cl₂和S單質(zhì)的氧化性強(qiáng)弱，他們選擇的藥品是濃鹽酸，KMnO₄固體，Na₂S溶液．
（1）預(yù)計(jì)C中觀察到的現(xiàn)象是溶液變渾濁，
（2）反應(yīng)的離子方程式為Cl₂+S^2-=2Cl^-+S↓．
（3）有同學(xué)提出該裝置存在明顯缺陷需加以改進(jìn)，你認(rèn)為缺陷是沒(méi)有進(jìn)行尾氣處理．
Ⅲ．（1）丙組同學(xué)為了證明鐵的金屬性比銅強(qiáng)，設(shè)計(jì)了如下幾種方案，其中合理的是AD（填序號(hào)）．
A．鐵片置于硫酸銅溶液中置換出銅
B．鐵、銅與氯氣反應(yīng)分別生成FeCl₃、CuCl₂
C．銅片置于FeCl₃溶液中，銅片逐漸溶解
D．鐵片、銅片分別置于盛有稀硫酸的燒杯中，鐵片上有氣泡產(chǎn)生，而銅片無(wú)氣泡
E．常溫下，分別將鐵片和銅片置于濃硝酸中，鐵片不溶解，而銅片溶解
（2）請(qǐng)你另設(shè)計(jì)一個(gè)能證明鐵的金屬活動(dòng)性比銅強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)．要求：
a．此方案的原理不同于上述任一合理方案；
b．繪出實(shí)驗(yàn)裝置圖并注明所需的藥品；
c．寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．
①實(shí)驗(yàn)裝置（畫(huà)在圖2方框中）
②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象Fe棒逐漸溶解，Cu棒上有氣泡生成．

Answer 1

分析 I．（1）元素的非金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物的水化物酸性越強(qiáng)，強(qiáng)酸能和弱酸鹽反應(yīng)生成弱酸；
（2）用稀硫酸和碳酸鈉反應(yīng)制取二氧化碳，用二氧化碳、水和硅酸鈉溶液反應(yīng)制取硅酸；
（3）燒杯C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為二氧化碳、水和硅酸根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和硅酸；
（4）先判斷酸性強(qiáng)弱后判斷非金屬性強(qiáng)弱；
II．（1）C中氯氣與硫化鈉溶液反應(yīng)生成單質(zhì)硫；
（2）氯氣與硫離子反應(yīng)生成硫沉淀和氯離子；
（3）氯氣有毒，會(huì)污染環(huán)境．
III．（1）金屬的金屬性強(qiáng)弱的判斷方法有：金屬之間的置換反應(yīng)、金屬與水或酸置換出氫氣的難易程度、金屬最高價(jià)氧化物的水化物堿性強(qiáng)弱；
（2）還可以根據(jù)金屬材料作原電池電極時(shí)失電子難易程度確定金屬的活潑性．

解答 解：I．（1）元素的非金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物的水化物酸性越強(qiáng)，強(qiáng)酸能和弱酸鹽反應(yīng)生成弱酸，所以其設(shè)計(jì)依據(jù)為：元素的非金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物的水化物酸性越強(qiáng)，
故答案為：元素的非金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物的水化物酸性越強(qiáng)；
（2）用稀硫酸和碳酸鈉反應(yīng)制取二氧化碳，用二氧化碳、水和硅酸鈉溶液反應(yīng)制取硅酸，所以A中液體為稀硫酸、B中固體為碳酸鈉、C中溶液為硅酸鈉溶液，
故答案為：稀硫酸；碳酸鈉；硅酸鈉溶液；
（3）燒杯C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為二氧化碳、水和硅酸根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和硅酸，離子方程式為CO₂+H₂O+SiO₃^2-=H₂SiO₃↓+CO₃^2-，
故答案為：CO₂+H₂O+SiO₃^2-=H₂SiO₃↓+CO₃^2-；
（4）稀硫酸和碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳和水，二氧化碳、水和硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸，根據(jù)強(qiáng)酸制取弱酸知，酸性強(qiáng)弱順序：硫酸＞碳酸＞硅酸，則非金屬性S＞C＞Si，
故答案為：S＞C＞Si；
II．（1）C中氯氣與硫化鈉溶液反應(yīng)生成單質(zhì)硫，所以C中溶液會(huì)變渾濁；故答案為：溶液變渾濁；
（2）氯氣與硫離子反應(yīng)生成硫沉淀和氯離子，其反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+S^2-=2Cl^-+S↓；故答案為：Cl₂+S^2-=2Cl^-+S↓；
（3）氯氣有毒，會(huì)污染環(huán)境，所以要進(jìn)行尾氣處理；故答案為：沒(méi)有進(jìn)行尾氣處理．
III．（1）A．鐵片置于硫酸銅溶液中有銅析出，F(xiàn)e的活潑性大于Cu，說(shuō)明Fe的金屬性大于Cu，故A正確；
B．氯氣具有強(qiáng)氧化性，能將變價(jià)金屬氧化物最高價(jià)態(tài)，鐵、銅與氯氣反應(yīng)分別生成FeCl₃、CuCl₂，說(shuō)明氯氣具有強(qiáng)氧化性，但不能證明Fe、Cu的金屬性強(qiáng)弱，故B錯(cuò)誤；
C．銅片置于FeCl₃溶液中，銅片逐漸溶解：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，說(shuō)明還原性是銅單質(zhì)強(qiáng)于亞鐵離子，不能說(shuō)明鐵的金屬性比銅強(qiáng)，故C錯(cuò)誤；
D．鐵片、銅片分別置于盛有稀硫酸的燒杯中，鐵片上有氣泡產(chǎn)生，而銅片無(wú)氣泡，說(shuō)明鐵的活潑性大于Cu，則Fe的金屬性大于Cu，故D正確；
E．常溫下，F(xiàn)e和濃硝酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象，銅能和濃硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能說(shuō)明Fe的金屬性大于Cu，故E錯(cuò)誤；
故選AD．
（2）①根據(jù)金屬材料作原電池電極時(shí)失電子難易程度確定金屬的活潑性，將Fe、Cu棒用導(dǎo)線連接平行插入稀硫酸中，F(xiàn)e棒逐漸溶解，Cu棒上有氣泡生成，發(fā)生反應(yīng)Fe+2H⁺=Fe ²⁺+H₂↑，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象知，F(xiàn)e的金屬性大于Cu，
其裝置圖為；
故答案為：；
②Fe、Cu棒用導(dǎo)線連接平行插入稀硫酸中，構(gòu)成原電池，F(xiàn)e失電子作負(fù)極，F(xiàn)e棒逐漸溶解，Cu作正極，Cu棒上有氣泡生成；
故答案為：Fe棒逐漸溶解，Cu棒上有氣泡生成．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了非金屬性的比較、金屬活潑性強(qiáng)弱的判斷，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的分析應(yīng)用能力，題目難度中等，注意根據(jù)元素周期律、金屬之間的置換反應(yīng)等都可以確定金屬的金屬性強(qiáng)弱．