Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究元素周期律和化學(xué)反應(yīng)速率。

(1)甲組同學(xué)欲用下圖裝置探究同周期和同主族元素非金屬性的強(qiáng)弱。

①A中反應(yīng)現(xiàn)象為____，驗(yàn)證碳的非金屬性比氮的___(填“強(qiáng)”或“弱”)。

②B中反應(yīng)現(xiàn)象為____，驗(yàn)證碳的非金屬性比硅的___(填“強(qiáng)”或“弱”)。

③結(jié)論：同一周期從左到右元素非金屬性逐漸____(填“增強(qiáng)”或“減弱”)； 同一主族從上到下元素非金屬性逐漸_______(填“增強(qiáng)”或“減弱”)。

④某同學(xué)考慮到稀硝酸的揮發(fā)，在裝置A和B之間增加一個(gè)盛有_______試劑的洗氣瓶。

(2)乙組同學(xué)在恒容容器中進(jìn)行了三個(gè)實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)為：2HI(g)H2(g)+I2(g)，H2和I2的起始濃度均為0，反應(yīng)物HI的濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化情況如下表：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	時(shí)間/min 濃度/molL－1 溫度/℃	0	10	20	30	40	50	60
1	400	1.0	0.60	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
2	400	1.0	0.80	0.67	0.57	0.50	0.50	0.50
3	450	1.0	0.40	0.25	0.20	0.20	0.20	0.20

①實(shí)驗(yàn)1中，在10～20 min內(nèi)，v(HI)=__________molL－1min－l。

②0～20 min內(nèi)，實(shí)驗(yàn)2比實(shí)驗(yàn)1的反應(yīng)速率______(填“快”或“慢”)，其原因可能是_______________。

③實(shí)驗(yàn)3比實(shí)驗(yàn)2的反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間_________(填“長(zhǎng)”或“短”)，其原因是_________________________________________。

Answer 1

【答案】固體溶解，有氣泡生成 弱 產(chǎn)生白色渾濁 強(qiáng) 增強(qiáng) 減弱 飽和碳酸氫鈉溶液 0.01 慢 實(shí)驗(yàn)1中使用了催化劑 短 實(shí)驗(yàn)3的反應(yīng)溫度較高，化學(xué)反應(yīng)速率較快，達(dá)到平衡時(shí)間短

【解析】

(1)①A中碳酸鈣與稀硝酸反應(yīng)生成二氧化碳、硝酸鈣和水；

②A中生成的二氧化碳通入B中二氧化碳與硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸沉淀；

③根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論，結(jié)合元素周期律回答；

④某同學(xué)考慮到稀硝酸的揮發(fā)，影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論，需要將二氧化碳中混有的硝酸蒸汽除去；

(2)①結(jié)合表格數(shù)據(jù)，根據(jù)v=計(jì)算；

②實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)1相比，初始濃度相同，體系溫度相同，0～20 min內(nèi)，實(shí)驗(yàn)2中HI的濃度的變化量小，據(jù)此分析；

③實(shí)驗(yàn)3比實(shí)驗(yàn)2相比，初始濃度相同，體系溫度不同，實(shí)驗(yàn)2中達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)間更長(zhǎng)，據(jù)此分析；

(1)①A中碳酸鈣與稀硝酸反應(yīng)生成二氧化碳、硝酸鈣和水，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中A裝置內(nèi)固體溶解且有氣泡生成，A裝置中的反應(yīng)過(guò)程符合強(qiáng)酸制弱酸原理，說(shuō)明硝酸的酸性強(qiáng)于碳酸；最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，該元素非金屬性越強(qiáng)，則證明碳的非金屬性比氮的弱；

②A中生成的二氧化碳通入B中二氧化碳與硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸沉淀，故B中的反應(yīng)現(xiàn)象為產(chǎn)生白色渾濁，根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸的原理，說(shuō)明碳酸的酸性強(qiáng)于硅酸，根據(jù)①中的分析，則說(shuō)明碳的非金屬性比硅的強(qiáng)；

③根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論，碳的非金屬性比氮的弱，說(shuō)明同一周期從左到右元素非金屬性逐漸增強(qiáng)；碳的非金屬性比硅的強(qiáng)，說(shuō)明同一主族從上到下元素非金屬性逐漸減弱；

④由于氮的非金屬性強(qiáng)于硅，稀硝酸具有揮發(fā)性，揮發(fā)的硝酸進(jìn)入B裝置也可以使B中的硅酸鈉溶液轉(zhuǎn)化為硅酸，產(chǎn)生白色渾濁，影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論，需要將二氧化碳中混有的硝酸蒸汽除去。結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)，二氧化碳與碳酸氫鈉不反應(yīng)，硝酸可與碳酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化碳，因此在裝置A和B之間增加一個(gè)盛有飽和碳酸氫鈉的試劑洗氣；

(2)①結(jié)合表格數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)1中，在10～20 min內(nèi)， HI的濃度變化量為0.10 molL－1， v(HI)= ==0.01 molL－1min－l；

②實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)1相比，初始濃度相同，體系溫度相同，0～20 min內(nèi)，實(shí)驗(yàn)2中HI的濃度的變化量小，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)1的反應(yīng)速率快，由于該反應(yīng)是氣體體積不變的體系，容器體積不變，壓強(qiáng)對(duì)該平衡體系無(wú)影響，導(dǎo)致此變化的原因?yàn)閷?shí)驗(yàn)1中加入催化劑，反應(yīng)速率加快；

③結(jié)合表格數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)3比實(shí)驗(yàn)2相比，初始濃度相同，體系溫度不同，實(shí)驗(yàn)2中達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)間更長(zhǎng)，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)3的反應(yīng)速率快，原因?yàn)閷?shí)驗(yàn)3的反應(yīng)溫度較高，化學(xué)反應(yīng)速率較快，達(dá)到平衡時(shí)間短。