高中化学碳族元素简介实验题

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               

某研究性实验小组欲验证浓硝酸在与Cu、Ag合金的反应过程中除生成NO₂气体外，还会有少量NO生成、并测定Cu、Ag合金中Cu的质量分数。查阅相关资料表明：“常温下，NO₂与N₂O₄混合存在，在低于0℃时几乎只有无色的N₂O₄液体或晶体存在。”为此，他们设计了如下图所示的装置。

请回答下列问题
（1）写出A中Cu与HNO₃反应可能的化学方程式                             。
（2）实验开始前先打开A部分的活塞K₁，持续通入一段时间的氮气再关闭K₁，其目的是                                             ；装置中B瓶的作用是                                                              。
（3）停止反应后，打开D中的活塞K₂并通入O₂，若有NO生成，则D中出现的现象是                               ；实验发现，通入的O₂温度高低对实验现象有较大影响，为便于观察应通入（填“热”或“冷”）      的O₂。
（4）为减小实验误差，在A中反应完成和D中出现现象后，还应继续进行的操作是                 
                                                           。
（5）实验测得如下数据：实验前，Cu、Ag合金的质量：15.0g，浓HNO₃：40mL 13.5 mol·L^-1；实验后A溶液：V＝40mL  c(H⁺)＝1.0 mol·L^-1。假设反应中HNO₃既无挥发也无分解，则：
①参加反应的HNO₃的物质的量为                  mol。
②若已测出反应后E装置的生成物中含氮元素的质量，则为确定合金中Cu的质量分数还需测定的数据是                                                     。
（6）若已知Cu、Ag合金的质量为m g，且溶解完全。请利用A装置中反应后的溶液进行简单的操作，以确定合金中Cu的质量分数，其实验过程为                                             。

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）。

研究性学习小组对某硫酸亚铁晶体（FeSO₄•xH₂O）热分解研究，该小组同学称取ag硫酸亚铁晶体样品按图1高温加热，使其完全分解，对所得产物进行探究，并通过称量装置B质量测出x的值。

（1）装置B中硫酸铜粉末变蓝，质量增加12.6g，说明产物中有水，装置C中高锰酸钾溶液褪色，说明产物中还有               。
（2）实验中要持续通入氮气，否则测出的x会        （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（3）硫酸亚铁晶体完全分解后装置A中还残留红棕色固体Fe₂O₃。
（4）从理论上分析得出硫酸亚铁分解还生成另一物质SO₃，写出FeSO₄分解的化学方程式                                              。
（5）装置D球形干燥管的作用                 。
（6）某研究所利用SDTQ600热分析仪对硫酸亚铁晶体（FeSO₄•xH₂O）进行热分解，获得相关数据，绘制成固体质量——分解温度的关系图如图2，根据图2中有关数据，可计算出FeSO₄•xH₂O中的x=      。

为防止碘缺乏病，通常在食盐中加入KIO₃。
（1）用淀粉碘化钾溶液和稀硫酸可定性检验出食盐中的IO₃^－，表示该反应的离子方程
式是________________________________________，
（2）上述反应生成的I₂可用四氯化碳检验。向碘的四氯化碳溶液中加入Na₂SO₃稀溶液
将I₂还原，又可以回收四氯化碳。Na₂SO₃稀溶液与I₂反应的离子方程式是                。
(3）已知：I₂＋2S₂O₃^2－＝2I^－＋S₄O₆^2－。
某课外活动小组为测定混有MgCl₂的食用加碘盐中所含MgCl₂、KIO₃的含量，按下图所示实验步骤进行实验。

请回答下列问题：
①写出B和C的化学式：B            ，C                。
②滴定时，判断滴定达到终点的现象是                                  。
③KIO₃的质量分数是                                （列出计算式）。
④使所测MgCl₂的质量分数可能偏高的操作是（填写字母）            
A 过滤后未洗涤所得沉淀，直接烘干灼烧
B 在敞口容器中用托盘天平称量样品时，操作时间过长
C 沉淀灼烧不彻底

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            。

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         ．

工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行以下探究活动：
【探究一】
（1）将已除去表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是____________________________。
（2）另取铁钉放入一定量浓硫酸中加热，充分反应后得到溶液X并收集到干燥气体Y。
①甲同学认为X中可能含有Fe³⁺和Fe²⁺。若要确认其中的Fe²⁺，应选用__________（填序号）。
a．KSCN溶液    b．铁氰化钾溶液    c．盐酸
②乙同学取448mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应的离子方程式为___          _，充分反应后，加入足量BaC1₂溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g。可推知气体Y中SO₂的体积分数为__________。
【探究二】
据探究一所测SO₂的体积分数，丙同学认为气体Y中可能还含有CO₂和Q气体，因此设计了下列实验装置（图中夹持仪器省略，实验前已将装置中空气排尽）进一步探究。
（3）装置A中的现象是              ，其作用是________________。

（4）为判断CO₂是否存在，需将装置M添加在______________（填序号）；
a．A之前    b．A～B之间    c．B-C之间    d．C～D之间
若存在CO₂，则产生CO₂气体的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。
（5）若C中固体变红，D中固体变蓝，则Q是___________（填化学式），产生该气体的原因是__________。
（6）若某气体可能由CO₂、SO₂、H₂中的一种或多种组成，经测定其中氧的质量分数为50%，则该气体的组成可能为__________（填序号）。
a．SO₂    b．H₂、SO₂   c．H₂、 CO₂    d．CO₂、SO₂    e．CO₂、SO₂、H₂

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___________________________。

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                        。

食用加碘盐的生产流程如下：

（1）检验母液中是否含有SO₄^2－离子的方法是                    。
（2）过滤时，用到的玻璃仪器有：        、        、         。
（3）国家标准GB546061-92规定碘盐含碘量（以碘计）：出厂产品≥40mg/Kg；销售品≥30mg/Kg。某次实验时向一干净的坩埚中放入5g精盐，加入1mL0．001mol/L标准KIO₃溶液搅拌均匀，在100℃恒温烘干1 h，即得碘盐产品，该碘盐的含碘量约为______mg/Kg（保留一位小数），是否为合格产品 （选填“合格”或“不合格”）。
（4）检验碘盐是否加有碘酸钾，定性检验方法是在酸性介质中加还原剂KCNS，其反应如下：6IO₃^－+5CNS^－+H⁺+2H₂O→3I₂+5HCN+5SO₄^2－，检验时，除需用KCNS外，还需要使用的一种试剂是                 。
（5）使用碘盐时，要防止高温，是因为：① 碘盐中的碘酸钾在560℃开始分解产生无色气体，剩余固体中加硝酸酸化的硝酸银溶液有黄色沉淀生成；② 碘盐在热水中，也会反应生成两种单质，其中一种是无色气体，在反应后的溶液中滴加酚酞试液显红色。根据以上信息写出①、②中发生反应的化学方程式：
①                                          ；
②                                      。

下图所示装置是用于气体制备、干燥、性质验证、尾气处理的部分仪器装置（加热及夹持固定装置均已略去）。请根据下列要求回答问题。

（1）若烧瓶中盛装Zn片，分液漏斗中盛装稀H₂SO₄，则：
①当制备H₂、验证H₂的还原性并检验H₂的氧化产物，仪器连接顺序为:A→C→B
→B→D时，两次使用B装置，其中所盛的药品依次是                      、
              （写化学式）；D装置的作用是                             
                                    。
②上述实验中为了使H₂产生的速率不至于过快，在不改变现有药品的条件下，可采取的方法有                                                             、
                                         。（要求：写出的两种方法原理不同）
（2）若烧瓶中盛装Na₂O₂，分液漏斗中盛装浓氨水，则：
①烧瓶内除了能产生O₂外，还能产生大量NH₃。能产生大量NH₃的原因是：
a                                        ；b                                  ；c                                                                     。
②用产生的气体做氨的催化氧化实验，各仪器装置按气流方向（从左到右）连接顺序是：A→     →     →     （填正确序号的字母）此时在其中的一个装置中可能会出现大量红棕色气体，该装置是         （用字母表示）；用化学方程式解释红棕色气体产生的原因：                                                   、
                                                 。

（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。

(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：

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                          。