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【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
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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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