高中化学金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系实验题

(15分)某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律，设计了如下系列实验。
Ⅰ．验证同周期主族元素金属性和非金属性的变化规律
（1）将钠、镁、铝各1 mol分别投入到足量的同浓度的盐酸中，试预测实验结果：
与盐酸反应最剧烈，     与盐酸反应产生的气体最多。Al与HCl反应的离子方程式为____        _
（2）向Na₂S溶液中通入氯气出现        现象，可证明Cl的非金属性比 S强，反应的离子方程式为                     。
Ⅱ．利用如图装置验证同主族元素非金属性的变化规律

（3）仪器B的名称为    ，干燥管D的作用为防止     。
（4）若要证明非金属性：Cl＞I，则A中加浓盐酸，B中加KMnO₄(KMnO₄与浓盐酸常温下反应生成氯气)，C中加淀粉碘化钾混合溶液，观察到C中溶液      的现象，即可证明。从环境保护的观点考虑，此装置缺少尾气处理装置，可用      溶液吸收尾气。
（5）若要证明非金属性：C＞Si，则在A中加盐酸、B中加CaCO₃、C中加Na₂SiO₃溶液观察到C中溶液        的现象              即可证明。但有的同学认为盐酸具有挥发性，可进入C中干扰实验，应在两装置间添加装有             溶液的洗气瓶除去。

X、Y和W为原子序数依次递增的短周期元素，X和Y同主族，Y和W的氢化物具有相同的电子数。在中学范围内X的单质只有氧化性，且是空气的主要成份之一。
（1）写出实验室制取W₂反应的离子方程式                              。
（2）某小组设计如图所示的装置，分别研究YX₂和W₂的性质。

①分别通入YX₂和W₂，在装置A中观察到的现象是否相同     (填“相同”或“不相同”)；若装置D中装的是铁粉，当通入足量W₂时观察到的现象为                 ；若装置D中装的是五氧化二钒，当通入足量YX₂时，打开K通入适量X₂，化学反应方程式为                        ；
②若装置B中装有5．0mL 1．0×10^-3mol/L的碘水，当通入足量W₂完全反应后，转移了5．0×10^-5mol电子，该反应的化学方程式为                        。
（2）某同学将足量的YX₂通入一支装有氯化钡溶液的试管，未见沉淀生成，再向该试管中加入过量的下列溶液也无沉淀生成的是                (填字母)。

A．氨水

B．稀盐酸

C．稀硝酸

D．氯化钙

E．双氧水   
F．硝酸银

(10分)某同学做同周期元素性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象如下表：

实验方案	实验现象
①用砂纸擦后的镁带与沸水反应，再向反应后溶液中滴加酚酞	（a）浮于水面，熔成一个小球，在水面上无定向移动，随之消失，溶液变红色
②向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水	（b）产生气体，可在空气中燃烧，溶液变成浅红色
③钠与滴有酚酞试液的冷水反应	（c）反应不十分强烈，产生无色气体
④镁带与2 mol·L^－1的盐酸反应	（d）剧烈反应，产生无色气体
⑤铝条与2 mol·L^－1的盐酸反应	（e）生成白色胶状沉淀，既而沉淀消失
⑥向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量	（f）生成淡黄色沉淀

请你帮助该同学整理并完成实验报告：
（1）实验目的：____________________________________________________________。
（2）实验用品：仪器：试管、酒精灯、砂纸、镊子、小刀、胶头滴管、滤纸
药品：镁带、钠、铝条、新制氯水、新制饱和硫化氢溶液、2 mol·L^－1的盐酸、NaOH溶液、蒸馏水、酚酞、AlCl₃溶液
（3）实验内容：(填写题给信息表中的序号)

实验方案	实验现象(填写序号)
①
②
③
④
⑤
⑥

实验结论：__________________________________________________________。

．实验探究：为了研究同周期元素性质递变规律，某同学自己设计了一套实验方案，并动手记录实验步骤和现象如下：(表中的“实验步骤”与“实验现象”前后不一定是对应关系)

实验步骤	实验现象
① 将镁条用砂纸打磨后，放入试管中，加入少量水后，加热至水沸腾；再向溶液中滴加酚酞溶液	A．浮在水面上，熔成小球，四处游动，发出“嘶嘶”声，随之消失，溶液变成红色。
②在盛有冷水的烧杯中滴入几滴酚酞溶液，再将一小块金属钠放入其中	B．有气体产生，溶液变成浅红色
③将镁条投入稀盐酸中	C．剧烈反应，迅速产生大量无色气体
④将铝条投入稀盐酸中	D．反应不十分剧烈；产生无色气体。
⑤向A1Cl3溶液中滴加NaOH溶液至过量	E．生成白色胶状沉淀，继而沉淀消失

请你帮助该同学整理并完成实验报告：
（1）实验用品：试剂：金属钠、镁条、铝条、稀盐酸、AlC1₃溶液、NaOH溶液、酚酞溶液等。
实验所用到的玻璃仪器：①       、②      、③       以及胶头滴管、玻璃片等。
（2）实验内容：(填写与实验步骤对应的实验现象的编号和②的化学方程式)

实验内容	①	②	③	④	⑤
实验现象（填A～F）	B

（3）此实验的结论：钠、镁、铝的金属性强弱                         。

(13分)某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律，设计了如下系列实验。
Ⅰ．（1）将钠、钾、镁、铝各1 mol分别投入到足量的同浓度的盐酸中，试预测实验结果：     与盐酸反应最剧烈；         与盐酸反应产生的气体最多。
（2）向Na₂S溶液中通入氯气出现黄色浑浊，可证明Cl的非金属性比S 强，反应的离子方程式为      。
Ⅱ．利用下图装置可验证同主族元素非金属性的变化规律

（3）仪器B的名称为       ，干燥管D的作用为                       。
（4）若要证明非金属性：Cl>I，则A中加浓盐酸，B中加KMnO₄(KMnO₄与浓盐酸常温下反应生成氯气)，C中加淀粉碘化钾混合溶液，观察到C          的现象，即可证明。从环境保护的观点考虑，此装置缺少尾气处理装置，可用        溶液吸收尾气。
（5）若要证明非金属性：N>C>Si，则在A中加       、B中加碳酸钙、C中加      溶液观察到C中溶液________的现象，即可证明。但有的同学认为该装置有缺陷应怎样改进                    。

(14分)某化学小组设计如图装置完成一组实验：

（1）甲同学设计实验Ⅰ：查阅资料知，硅酸钠(Na₂SiO₃)溶液与较硅酸(H₂SiO₃)强的酸反应生成白色沉淀(H₂SiO₃)。A中装硝酸，B中装石灰石，C中装硅酸钠溶液。
①该实验目的：________________________________________
②预测实验现象：______________________________________
实验结论：____________________________________________
③乙同学分析甲同学设计的实验方案，认为该方案存在不足，请你分析乙同学的理由___________，提出修改建议：______________________________。
（2）丁同学设计方案Ⅲ：A中装硝酸，B中装石灰石，C中装漂白粉溶液，现象是C装置中产生白色沉淀。他得出酸性：HNO₃>H₂CO₃>HClO。由此得出结论：元素非金属性：N>C>Cl。你认为得出的“结论”是否正确？________(填“正确”或“不正确”)，理由是__________________________________。

动手实践：某同学做同周期元素性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象(见下表，表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。

实验步骤	实验现象
①将镁条用砂纸打磨后，放入试管中，加入少量水后，加热至水沸腾；再向溶液中滴加酚酞溶液	A．浮在水面上，熔成小球，四处游动，发出“嘶嘶”声，随之消失，溶液变成红色
②向新制得的Na2S溶液中满加新制的氯水	B．有气体产生，溶液变成浅红色
③将一小块金属钠放入滴有酚酞溶液的冷水中	C．剧烈反应，迅速产生大量无色气体
④将镁条投入稀盐酸中	D．反应不十分剧烈；产生无色气体
⑤将铝条投入稀盐酸中	E．生成白色胶状沉淀，继而沉淀消失
⑥向A1Cl3溶液中滴加NaOH溶液至过量	F．生成淡黄色沉锭

请你帮助该同学整理并完成实验报告。
（1）实验目的：研究              元素性质的递变规律
（2）实验用品：
试剂：金属钠，镁条，铝条，稀盐酸，新制氯水，新制Na₂S溶液，AlC1₃溶液，NaOH溶液，酚酞溶液等。
仪器：①          ，②          ，③          ，试管夹，镊子，小刀，玻璃片，砂纸，火柴等。
（3）实验内容：(填写与实验步骤对应的实验现象的编号和②③的化学方程式)

实验内容	①	②	③	④	⑤	⑥
实验现象（填A—F）

实验步骤②涉及方程式              ，实验步骤③涉及方程式                      。
（4）实验结论：                                                          。

在复习元素周期律过程中，某研究性学习小组的几位同学拟通过具体的实验来探讨某些金属元素的性质差异，下面是他们设计的探究性实验方案，请填写下列空白：
（1）实验目的：比较钠、镁、铝金属性强弱。
（2）实验用品：酒精灯、   、试管、试管夹、砂纸、滤纸；钠、镁条、铝片、酚酞、蒸馏水、6 mol·L^－1的盐酸
（3）实验过程与现象记录
Ⅰ．甲同学的方案如下：

实验过程	预期现象	实际观察到的现象
a取已切去表皮的一小块金属钠，放入盛有水的某容器中	立即剧烈反应	开始时钠块浮在水面上不反应，稍后才开始与水剧烈反应
b向盛有适量水（内含2滴 酚酞的试管中加入一小段镁条	有气泡产生，溶液变红色	没有相应现象，加热后仍无明显变化
c向两支盛有3mL6mol·L^－1盐酸的试管中加入大小相同的镁片和铝片	镁、铝与盐酸反应产生气泡剧烈程度不同	镁与盐酸反应产生气泡速率较快

①你认为a、b两步实验中出现异常现象的可能原因是：
a                                       
b                                           
②上面的实验表明：钠、镁、铝三种元素的金属性由强到弱的顺序为                    
Ⅱ乙同学的方案：他认为只需要一种试剂就可以确定钠、镁、铝的金属性强弱，预计他的主要实验操作
是                    

某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用下图所示装置进行实验（夹持仪器已略去，气密性已检验）。

实验操作步骤：
Ⅰ.打开弹簧夹1，关闭弹簧夹2，并打开活塞a，滴加盐酸。
Ⅱ.A中看到白色沉淀时，…，关闭活塞a。
请回答：
（1）B中反应的离子方程式是__               ____。
（2）通过步骤Ⅰ得知盐酸具有的性质是________（填字母）。

A．挥发性

B．还原性

C．氧化性

D．酸性

（3）C装置的作用是________，X是________（写化学式）。
（4）为了验证碳的非金属性强于硅，步骤Ⅱ中未写的操作和现象是______          __，
D中反应的化学方程式是_____                     ___。
（5）碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因是________（从原子结构角度加以解释）。

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，碳酸、硝酸、硅酸的酸性强弱顺序是________，由此得出碳、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：____________________。

（共10分）某研究性学习小组设计了一组实验验证元素周期律。
（Ⅰ）为了用实验的方法验证镁和铝的金属性强弱，学生甲和学生乙分别设计了两种不同的方法：
方案一：学生甲用水作试剂，比较镁和铝与水反应的情况
方案二：学生乙用稀盐酸作试剂，比较镁和铝与稀盐酸反应的情况
回答下列问题：
（1）以上两实验方案实验现象较为明显的是方案              。
（2）学生乙在实验中取了一段黑色的镁带，投入稀盐酸中，现象不十分明显，请分析原因                                                       。
（3）学生丙另辟蹊径，不用镁、铝的单质，而用镁、铝的可溶盐及一些其它化学试剂，进行实验也得出正确的结论，简述学生丙用的是什么方法？
（Ⅱ）学生丁设计了下图装置以验证氮、碳、硅元素的非金属性强弱。他设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸，常温下可与铜反应；B是块状固体；打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到白色沉淀生成。

（1）A写出所选用物质的化学式：
A：                       ，
B：                       。
（2）写出烧杯中发生反应的离子方程式：                          。

某化学兴趣小组的同学设计了一套实验方案探究元素周期表中元素性质的变化规律：1、同一周期内从左到右元素金属性的递变规律；
2、同一主族内从上到下元素非金属性的递变规律。

实验方法（Ⅰ）	实验现象（Ⅱ）
1．钠与冷水反应，再向反应后溶液中滴加酚酞。	A．产生白烟
2．向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水	B．反应不十分剧烈，产生的气体能燃烧，溶液变成浅红色。与酸反应剧烈，产生大量气泡且可以燃烧
3．镁带用砂纸打磨后在空气中燃烧	C．产生大量气泡、气体可以燃烧
4．NaI溶液中加入溴水和CCl4	D．下层溶液变橙色
5．镁带用砂纸打磨后与沸水反应，再向反应后溶液中滴加酚酞。镁带用砂纸打磨后与2mol/L盐酸反应。	E．浮于水面，熔成小球，迅速向四处游动，溶液变成红色
6．蘸浓氨水与浓盐酸的两玻璃棒接近	F．下层溶液变紫色
7．NaBr溶液中加入氯水和CCl4	G．发出耀眼的强光，生成白色物质
8．铝片用砂纸打磨后与2mol/L盐酸反应	H．生成淡黄色沉淀

回答下列问题：
（1）从上表（Ⅰ）中选择实验方法，从（Ⅱ）中选择相应的实验现象，上下对应地填写符合要求的答案在空格中（有几个填几个，不一定把空格填满）。

	探究同一周期从左到右元素金属性的递变规律				探究同一主族内从上到下元素非金属性的递变规律
Ⅰ
Ⅱ

（2）实验结论（用元素符号表示具体的强弱顺序）：
元素的金属性：                      ，元素的非金属性：                。
（3）上表（Ⅰ）中实验方法8反应的离子方程式
（4）上表（Ⅱ）中实验现象D反应的离子方程式