【探究一】实验探究同周期、同主族元素性质递变规律
某同学为了探究元素非金属性递变规律,设计了如图所示实验装置。
根据强酸制弱酸的原理,所选物质要既能证明同族元素性质递变规律,又能证明同周期元素性质递变规律。
所给试剂(供选择):
稀盐酸、稀硝酸(易挥发)、稀硫酸、NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3、CaCO3、Na2SiO3溶液、Ca(ClO)2溶液。
查阅资料:
(1)较强酸与较弱酸的盐反应生成较弱和较强酸盐。
(2)H2SiO3是一种白色胶状沉淀。
(3)硝酸易挥发出HNO3气体。
请你帮他完成实验的探究过程。
1.实验目的的确立
由信息“根据强酸制弱酸的原理,所选物质要既能证明同族元素性质递变规律,又能证明同周期元素性质递变规律”可知,实验目的:探究同周期和主族元素非金属性的递变规律。
2.探究实验设计思路分析
3.实验装置的选择
该同学所选装置如图所示:
装置a中所盛溶液是稀硝酸,装置d中所盛溶液是Na2SiO3溶液。
4.实验现象与结论
装置
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实验现象
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反应离子方程式
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实验结论
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c
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有气泡产生
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2H++CaCO3===Ca2++CO2↑+H2O
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非金属性:N>C
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d
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有白色胶状沉淀产生
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CO2+H2O+SiO===CO+H2SiO3↓
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非金属性:C>Si
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5.质疑
硝酸具有挥发性,挥发出的硝酸会干扰装置d中反应,应如何改进?画出装置图,并指明所用试剂。
[提示]
【探究二】探究实验反思
1.该同学进行上述试验后,觉得选用稀盐酸、CaCO3、Na2SiO3溶液,也可以达到实验目的,于是利用因为盐酸的酸性>碳酸>硅酸,故同周期非金属性:Si<Cl,同主族非金属性:C>Si。请阐述该同学选择这组试剂错误的原因。
[提示] 利用稀盐酸和CaCO3反应产生CO2,将CO2通入Na2SiO3溶液,产生白色胶状沉淀,可证明同主族非金属性递变规律;但盐酸不是最高价氧化物的水化物,其酸性比硅酸强,不能用于判断非金属性强。
2.试从原子结构角度,分析【探究一】中同周期、同主族元素性质出现递变规律的原因。
[提示] 同周期中C、N原子电子层数相同,最外层电子数增多,半径减小,原子核对核外电子的吸引能力增强,原子获得电子的能力增强,元素非金属性增强;同主族中C、Si原子的最外层电子数相同,电子层数增多,半径增大,原子核对核外电子的吸引能力减弱,原子获得电子的能力减弱,元素非金属性减弱。
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宏观辨识——水平1:能从物质的类别入手,结合判断非金属性强弱的方法,确立实验目的,选择所用试剂。
科学探究——水平2:能根据实验原理设计简单实验,客观记录实验现象,并作出解释。
科学探究——水平3:能根据假设提出实验方案,独立完成实验,基于现象和数据进行分析得出结论,并交流。
科学探究——水平4:能对实验中异常现象提出质疑和新的实验设想,并进一步付诸实施。
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