高中化学碳族元素简介实验题

为了探究AgNO₃的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。
Ⅰ.AgNO₃的氧化性
将光亮的铁丝伸入AgNO₃溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag⁺除尽后，进行了如下实验。可选用试剂：KSCN溶液、NaOH溶液、氯水、KMnO₄ 溶液。（1）请完成下表：

【实验结论】Fe的氧化产物为存在Fe²⁺和Fe³⁺
Ⅱ.AgNO₃的热稳定性
用下图所示的实验装置A加热AgNO₃固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束以后，试管中残留固体为黑色。

（2）装置B的作用是                    。
（3）经小组讨论并验证该无色气体为O₂，其验证方法是                             。
（4）【查阅资料】Ag₂O和Ag的粉末均为黑色；Ag₂O可溶于氨水。
【提出假设】试管中残留的黑色固体可能是：①Ag；②Ag₂O；③Ag和Ag₂O。
【实验验证】该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体，进行了如下实验。

实验编号	操作	现象
a	加入足量氨水，振荡	黑色固体不溶解
b	加入足量稀硝酸，振荡	黑色固体溶解，并有气体产生

【实验评价】根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是       （填实验编号）。
【实验结论】根据上述实验结果，得出AgNO₃固体受热分解的方程式为                          。
【实验拓展】测得两组数据：
①取2.0gAgNO₃样品充分受热分解，收集到气体体积为56mL；
②取2.0gAgNO₃样品充分受热分解，完全分解后测得残留固体产物质量为1.2g；请你选择其中一组数
据，计算样品中AgNO₃的百分含量为                 。

海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如下：

成分	Cl^－	Na^+	SO4^2^－	Mg^2+	Ca^2+	HCO3^－	Br^－
含量/(mg·L^－^1)	18980	10560	2560	1272	400	142	64

（1）以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如下图所示。

①除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺和SO离子，加入沉淀剂a．Na₂CO₃  b．NaOH  c．BaCl₂，
合理的一种顺序是（填序号）                。将滤液的pH调至酸性除去的离子是             。
②电解饱和食盐水的化学方程式是                      ；
③侯德榜向饱和食盐水中通入NH₃、CO₂气体制NaHCO₃晶体的化学方程式为                    。
其依据是                                        。
④工业上可用纯碱代替烧碱生产某些化工产品。如用饱和纯碱溶液与Cl₂制取有效成分为NaClO的消毒液，反应的化学方程式是                     。（碳酸的酸性强于次氯酸）。
（2）利用海水可以提取溴和镁，提取过程如下：

① 从MgCl₂溶液中得到MgCl₂·6H₂O晶体的主要实验操作是                、洗涤、烘干。从MgCl₂·6H₂O晶体中得到无水MgCl₂的主要方法是
②用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为_____________，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是_____________。
③依据上述流程，若将5 m³海水中的溴元素转化为工业溴，至少需要标准状况下Cl₂的体积为        L（忽略Cl₂溶解）。

钛铁矿的主要成分为FeTiO₃（可表示为FeO·TiO₂），含有少量MgO、CaO、
SiO₂等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料（钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂和磷酸亚铁锂
LiFePO₄）的工业流程如下图所示：   

已知：FeTiO₃与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO₃+4H⁺+4Cl^—= Fe²⁺+ TiOCl₄^2—+2H₂O
（1）化合物FeTiO₃中铁元素的化合价是_______。
（2）滤渣A的成分是_______。
（3）滤液B中TiOCl₄^2－和水反应转化生成TiO₂的离子方程式是_______           。
（4）反应②中固体TiO₂转化成(NH₄)₂Ti₅O₁₅ 溶液 时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的 原因_                                。

（5）反应③的化学方程式是_______           。
（6）由滤液D制备LiFePO₄的过程中，所需 17%双氧水与H₂C₂O₄的质量比是_______。
（7）若采用钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂）和磷酸亚铁锂（LiFePO₄）作电极组成电池，其工作原理为：Li₄Ti₅O₁₂ + 3LiFePO₄ Li₇Ti₅O₁₂ + 3FePO₄  该电池充电时阳极反应式是：_______                          。

FeBr₂是一种黄绿色鳞片状的固体，某研究性学习小组为了探究它的还原性，进行了如下实验：
I．实验需要90mL 0.10mol·L^－1FeBr₂溶液
（1）配制FeBr₂溶液除烧杯、量筒、胶头滴管外还需的玻璃仪器是________。
（2）下列有关配制过程中说法错误的是________（填序号）。
a．用托盘天平称量质量为1.944g的FeBr₂  
b．将称量的FeBr₂放入容量瓶中，加90mL蒸馏水溶解
c．洗涤溶解FeBr₂的烧杯，并将洗涤液转移至容量瓶中
d．容量瓶贴签存放配好的FeBr₂溶液
e．定容时，仰视容量瓶刻度线会使配制的FeBr₂溶液浓度偏高
II．探究FeBr₂的还原性
取10mL上述FeBr₂溶液，向其中滴加少量新制的氯水，振荡后溶液呈黄色。某同学对产生黄色的原因提出了假设：
假设1：Br^－被Cl₂氧化成Br₂溶解在溶液中；
假设2：Fe²⁺被Cl₂氧化成Fe³⁺。
（3）请你完成下表，验证假设

实验步骤、预期现象	结论
①向溶液中加入四氯化碳，操作           现象	假设1正确
②向溶液中另入             现象	假设2正确

若假设1正确，从实验①分离出Br₂的实验操作名称是          
（4）若在50mL上述FeBr₂溶液通入标准状况下112mL Cl₂，反应的离子方程式为               

用如图所示装置进行实验(夹持装置已略去)。请回答下列问题:

(1)若A中为浓硝酸,B中为铜单质,C中为氢氧化钠溶液。将浓硝酸滴入B中,则B中发生反应的化学方程式为。
(2)若A中为浓氨水,B中为生石灰,C中为明矾溶液。
①将浓氨水逐滴滴入B中,可产生大量氨气,原因可能是(填序号)。
a.生石灰和浓氨水反应产生氨气,氨气易溶于水
b.生石灰和水反应,消耗水,使氨气的溶解量减少
c.反应放出大量热,使氨气在水中的溶解度明显降低
②C中通入过量氨气时，相应的离子方程式为。
(3)若A中为水,B中为过氧化钠,C中为酸性淀粉碘化钾溶液,将水滴入B中后,B中的实验现象为;若C中溶液变为蓝色,则C中发生反应的离子方程式为。

I、II两学习小组分别进行探究性的实验：
I组：为了分别研究SO₂和Cl₂的性质，设计了如图所示的实验装置。

（1）若从左端分别通入SO₂和Cl₂，则装置I中观察到的现象是否相同？         （填“相同”或“不相同”）；当通入SO₂时，装置III中发生反应的离子方程式为         ；该反应中SO₂表现出           性。
（2）若装置II中装有5.0mL  1.0×10^－3mol·L^－1碘水，当通入足量Cl₂完全反应后，共转移了5.0×10^－5mol电子，则该反应的化学方程式为           。
（3）你认为乙组设计的装置是否有不足之处？        （填“有”或“无”）。如果有，请写出改进方法：          （如果无，此空不答）。
II组：为了探究Cl₂和SO₂同时通入H₂O中发生的反应，设计了如图所示的实验装置。

（1）气体发生装置A中产生的气体化学式为            。
（2）装置D中发生反应的化学方程式为        ；在装置D反应后所得溶液中加入BaCl₂溶液，观察到的现象是           。
（3）装置C中饱和食盐水的作用是           ；装置E的作用是            。

(1)测定Na₂O和Na的混合物中金属钠的质量分数可用下图所示的几套仪器组合：

①用接口字母标出各仪器连接的顺序         量筒在实验中的作用是              
②有一块表面氧化成Na₂O的金属钠，其质量为2.0g，实验后在量筒中收集到0.224L水，求样品中金属钠的质量分数是           。（假设在标准状况下测定）
（2）（10分) HNO₂是一种弱酸，且不稳定，易分解生成NO和NO₂；它能被常见的强氧化剂氧化；在酸性溶液中它也是一种氧化剂，如能把Fe^2＋氧化成Fe^3＋。AgNO₂是一种难溶于水、易溶于酸的化合物。试回答下列问题：
①人体正常的血红蛋白含有Fe^2＋。若误食亚硝酸盐(如NaNO₂)，则导致血红蛋白中的Fe^2＋转化为Fe^3＋而中毒，服用维生素C可解毒。下列叙述不正确的是________(填序号)。
A．亚硝酸盐被还原                 B．维生素C具有还原性
C．维生素C将Fe^3＋还原为Fe^2＋         D．在上述变化中亚硝酸盐是还原剂
②下列方法中，不能用来区分NaNO₂和NaCl两种溶液的是________(填序号)。
A．测定这两种溶液的pH    
B．分别在两种溶液中滴加甲基橙
C．在酸性条件下加入KI—淀粉溶液来区别  
D．用AgNO₃和HNO₃两种试剂来区别
③某同学把新制的氯水加到NaNO₂溶液中，观察到氯水褪色，同时生成NaNO₃和HCl，请写出反应的离子方程式：___________________________________。
④ Fe与过量稀硫酸反应可以制取FeSO₄。若用反应所得的酸性溶液，将Fe^2＋转化为Fe^3＋，要求产物纯净，可选用的最佳试剂是________(填序号)。
a．Cl₂　     b．Fe　    c．H₂O₂　    d．HNO₃
⑤配平下列方程式：

Ⅰ．甲学生对Cl₂与FeCl₂和KSCN混合溶液的反应进行实验探究。向A中通入氯气至过量，观察A中，发现溶液先呈红色，然后变为黄色。

（1）B中反应的离子方程式是                         ；
（2）为了探究A中溶液由红色变为黄色的原因，甲同学进行如下实验。取A中黄色溶液于试管中，加入NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，则溶液中一定存在                            ；
（3）资料显示：SCN ^-的电子式为。甲同学猜想SCN^﹣可能被Cl₂氧化了，他进行了如下研究。
①取A中黄色溶液于试管中，加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液， 产生白色沉淀，由此证明SCN^﹣中被氧化的元素是                 ；
②甲同学通过实验证明了SCN^﹣中氮元素转化为NO₃^﹣，已知SCN^﹣中碳元素没有被氧化，若SCN^﹣与Cl₂反应生成1mol CO₂，则转移电子的物质的量是            mol；
Ⅱ．8.12天津港特大爆炸事故现场有700吨左右氰化钠，氰化钠剧毒。有少量因爆炸冲击发生泄漏。这些泄露的氰化钠可通过喷洒氧化剂双氧水的方式来处理，以减轻污染。
请写出NaCN的电子式___________，偏碱性条件下，氰化钠溶液的CN^-被双氧水氧化为HCO₃^﹣，同时放出NH₃，该反应的离子方程式为                         。

（本题8分）如图所示，将甲、乙两个装有不同物质的针筒用导管连接起来，将乙针筒内的物质压到甲针筒内，进行下表所列的不伺实验（气体在同温同压下测定）。

试回答下列问题：

（1）实验1中，沉淀最终变为：           色，写出沉淀变色的化学方程式        。
（2）实验2中，已知：3Cl2+2NH3=N2+6HCl。甲针筒除活塞有移动, 针筒内有白烟产生外，气体的颜色变化为     ，最后两个针筒中共剩余气体的体积约为     mL。

硫酸工业中废渣的成分为SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO。某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。

已知：阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
pH	3．4	5．2	12.4

一水合氨电离常数K_b=1.8×10^－5，其饱和溶液中c(OH^－)约为1×10^-3mol·L^-1。
请回答：
（1）写出A与氢氟酸反应的化学方程式：                  。
（2）上述流程中两次使用试剂X，推测试剂X是      （填以下字母编号）
A．水    B．氧化铝    C．氨水    D．氢氧化钠
（3）溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH=13，如果pH过小，可能导致的后果是          。（任写2点）
（4）写出F→H的反应离子方程式：             。
（5）证明H溶液的主要阴离子（Cl^－除外）的方法是                        。

大多数非金属元素有含氧酸根离子，某些金属元素也有含氧酸根离子：
MnO₄^－、MnO₄^2－、Cr₂O₇^2－等。某无机盐M是一种优良的氧化剂，为确定其化学式，某小组设计并完成了如下实验：

已知：
①无机盐M仅由钾离子和一种含氧酸根组成，其原子个数比为2：1：4
②如图中，将1.98g该无机盐溶于水，滴加适量稀硫酸后，再加入1.12g还原铁粉，整个过程无气体生成，恰好完全反应得混合溶液N．
③该小组同学将溶液N分为二等份，分别按路线Ⅰ、路线Ⅱ进行实验．
④在路线Ⅱ中，首先向溶液N中滴加适量KOH至元素X刚好沉淀完全，过滤后将沉淀在空气中充分灼烧得纯净的Fe₂O₃粉末1.20g；再将滤液在一定条件下蒸干，只得到3.48g纯净的不含结晶水的正盐W．
请按要求回答下列问题：
（1）由路线Ⅰ的现象可知，溶液N中含有的阳离子是                ．
（2）由实验流程图可推得，含氧酸盐W的化学式是              ；由路线Ⅱ可知，1.98g无机盐M中所含钾元素的质量为           g．
（3）无机盐M与1.12g还原铁粉恰好完全反应生成溶液N的化学反应方程为         ．

实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物呈棕红色，易潮解，100℃左右时会升华。如图是两个学生设计的实验装置，左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置不同，分别如装置Ⅰ和装置II所示。已知B中反应的化学方程式为MnO₂+4HCl（浓）MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑

（1）C中浓硫酸的作用是___________________。
（2）D中的反应开始前，要先通入一段时间的氯气，其原因是____________________。
（3）D中反应的化学方程式为________________________。
（4）装置Ⅰ的主要缺点是____________________________。
（5）装置II的主要缺点是___________________________。

海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如下：

（1）将NaCl溶液进行电解，在电解槽的阴极区获得的产品有________________(填化学式)。
（2）步骤Ⅰ中已获得Br₂，步骤Ⅱ中又将Br₂还原为Br^－，其目的是_____________________。
（3）某化学小组的同学为了了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br₂的沸点为59 ℃。微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，设计了如下实验装置：

①图中仪器B的名称是           ，冷却水的出口为            (填“甲”或“乙”)。
②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是                。
③C中液体的颜色为                  。
④D装置的作用是                          。

研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。
（1）硫离子的结构示意图为______________ ,加热时，硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与木炭反应的化学方程式为___________________________________________________
（2）(NH₄)₂SO₄是常用的化肥和化工原料，受热易分解，某兴趣小组拟探究其分解产物。
【查阅资料】(NH₄)₂SO₄在260℃~400℃时分解产物不同。
【实验探究】该小组拟选用如图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)

实验1：连接装置A→B→C→D，检查气密性。按图示加入试剂(装置B盛0.5000mol／L盐酸70.00mL)通入N₂排尽空气后，于260℃加热装置A一段时间，停止加热，冷却，停止通入N₂。品红溶液不褪色。取下装置B，加入指示利。用0．2000mol／L NaOH溶液滴定剩余盐酸，终点时消耗NaOH溶液25．00mL．经检验滴定后的溶液中无SO₄^2-。
①仪器X的名称是________________
②装置B内溶液吸收气体的物质的量是_______mol。
实验2：连接装置A→D→B，检查气密性。按图示重新加入试剂；通入N₂排尽空气后，于400℃加热装置A至(NH₄)₂SO₄完全分解无残留物。停止加热，冷却。停止通入N₂，观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验，该白色固体和装置D内溶液中有SO₃^2-，无SO₄^2-。进一步研究发现，气体产物中无氮氧化物。
③检查装置D内溶液中有SO₃^2-无SO₄^2-的实验操作和现象是__________________________________
④装置B内溶液吸收的气体是__________________
⑤(NH₄)₂SO₄在400℃分解的化学方程式是___________________________

将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y。
（1）甲同学认为X中除外还可能含有。若要确认其中的，应选用   （填序号）。

A．KSCN溶液和氯水

B．铁粉和KSCN溶液

C．浓氨水

D．酸性溶液

丙同学认为气体Y中除外还可能含量有和Q气体。为此设计了下列探究实验状置（图中夹持仪器省略）。

（2）装置B中试剂的作用是           。
（3）认为气体Y中还含有Q的理由是           （用化学方程式表示）。
（4）为确认Q的存在，需在装置中添加M于            （选填序号）。
a． A之前      b．A-B间       c．B-C间       d．C-D间
（5）如果气体Y中含有，预计实验现象应是           。