高中化学碳族元素简介实验题

己知Zn跟一定量的浓H₂SO₄反应生成的气体产物有2种；请从下图中选用所需的仪器组成一套进行该反应并检出气体产物的装置(装置可重复选用，假设每步反应都进行的完全，且无需干燥)。现提供Zn、浓H₂SO₄、其它试剂自选（固定仪器用的铁夹、铁架台及加热装置等均略去）。将所选的仪器按连接顺序由上至下依次填入下表，并写出该仪器中应加的试剂、作用及现象。(可不填满， 也可加行)

选用的仪器 （填字母）	加入的试剂	作用	现象
	Zn、 浓H2SO4、	产生2种气体	/
		除SO2	/

某试剂厂用银(含杂质铜)和硝酸(含杂质Fe3+)反应制取硝酸银。步骤如下：

根据上述步骤，完成下列填空：
(1)溶解银的硝酸应该用______硝酸(填浓或稀)原因是______
(a)减少过程中产生NOx的量(b)减少原料银的消耗量(c)节省硝酸的用量
(2)步骤B加热保温的作用是______
(a)有利于加快反应速度 (b)有利于未反应的硝酸挥发 (c)有利于硝酸充分反应，降低溶液中[H+]
(3)步骤c是为了除去Fe3+、Cu2+等杂质，冲稀静置时发生的化学反应是______；
(a)置换反应 (b)水解反应 (c)氧化——还原反应产生的沉淀物化学式：______

我们知道“喷泉”是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。
（1）图甲为化学教学中所用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管与烧杯中分别盛有液体。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是（）

A.CO₂（NaHCO₃溶液）/无色喷泉
B.NH₃(H₂O含酚酞)/红色喷泉
C.H₂S(CuSO₄溶液)/黑色喷泉
D.HCl(AgNO₃溶液)/白色喷泉
（2）某学生积极思考产生喷泉的其他方法，并设计了图乙所示装置。
①在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是           
A.Cu与稀盐酸                                B.NaHCO₃与NaOH溶液
C.CaCO₃与稀硫酸                             D.NH₄HCO₃与稀盐酸
这种方法产生喷泉的原理是                                                     
                                                                              
②在图乙锥形瓶外放一水槽，锥形瓶中加入酒精，水槽中加入冰水后，再加入足量的下列物质，结果也产生喷泉。水槽中加入的物质可以是             
A.浓硫酸           B.食盐               C.硝酸钾          D.硫酸铜
③比较上述图甲和图乙两套装置，从产生喷泉原理来分析，图甲是            上部烧瓶内压强；图乙是       下部锥形瓶内气体压强（均填“增大”或“减小”）。
（3）城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述            （填“图甲”或“图乙”）装置的原理相似。

NaClO和KAl(SO₄)₂都是重要的化工产品，均可应用于造纸业。
（1）NaClO溶液pH>7，原因是（用离子反应方程式表示）                           。
（2）根据NaClO的性质推测，在纸浆中加入NaClO溶液的目的是                     。
（3）某小组同学用下图所示装置探究饱和NaClO和KAl(SO₄)₂溶液混合反应的实验。

①打开活塞向烧瓶中加入饱和KAl(SO₄)₂溶液，产生大量的白色胶状沉淀。反应的离子方程式是                                                      。
②将烧瓶中的混合液在阳光照射下，不久烧瓶中有黄绿色气体产生。充分反应后集气瓶中气体能使带余烬的木条复燃。写出在光照下混合液中反应的化学方程式是
                                                      。
（4）若将V₁ mL  0.1mol/L KAl(SO₄)₂溶液和V₂mL  0.1mol/LBa(OH)₂溶液混合。当产生沉淀物质的量最多时，V₁:V₂ =            。

(12分)根据下表左边的“实验操作”，从右边的“实验现象”中选择正确的字母代号，填入对应“答案”的空格中。

实验操作	答案	实验现象
(1)让一束光线通过Fe(OH)3胶体		A.呈蓝色 B.生成白色胶状沉淀 C.呈现光亮“通路” D.产生红褐色沉淀
(2)向盛有FeCl3溶液的试管中加入NaOH溶液
(3)向Al2(SO4)3溶液中滴加氨水
(4)向土豆片上滴加碘水

将与“实验操作”相对应的“实验现象”的字母代号填入“答案”栏中。

实验操作	答案	实验现象
(1)将浓硫酸滴在小木条上		A．产生白烟
(2)将分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒靠近		B．产生蓝色物质
(3)在盛有KI淀粉溶液的试管中滴加氯水		C．溶液呈红色
(4)在盛有FeC13溶液的试管中滴入2滴KSCN溶液		D．变黑色

Ⅰ．实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示：

（1）实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用B装置制取氨气其化学反应方程式为______________。
（2）气体的性质是选择气体收集方法的主要依据。下列性质与收集方法无关的是________(填序号，下同)。
①密度    ②颜色    ③溶解性   ④热稳定性  ⑤与氧气反应
（3）若用A装置与D装置相连制取并收集X气体，则X可以是下列气体中的__________。
①CO₂    ②NO     ③Cl₂    ④H₂    ⑤HCl
其中在D装置中连接小烧杯的目的是____________________。
Ⅱ．某小组以CoCl₂·6H₂O、NH₄Cl、H₂O₂、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。为确定其组成，进行如下实验。
（1）经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3，钴的化合价为____________，试写出X的化学式_______________________。
（2）氨的测定：精确称取w g X，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V₁ mL c_l mol·L^－1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用c₂ mol·L^－1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V₂ mL NaOH溶液。

氨的测定装置(已省略加热和夹持装置)
①装置中安全管的作用原理是_______________________。
②样品中氨的质量分数表达式为_____________________。

下图是实验室中制备气体或验证气体性质的装置图

（1）写出用发生装置A中制取氯气的化学方程式______________。
（2）利用上图装置制备纯净的氯气，并证明氧化性：C1₂>Fe³⁺，则装置B中的溶液的作用是______；装置D中加的最佳试剂是（填序号）_________________：
供选试剂：a．浓H₂SO₄  b．FeCl₂溶液  c．KSCN与FeCl₂的混合溶液  d．无水氯化钙
（3）在上图所示圆底烧瓶内加入碳，a中加入浓硫酸，开始实验，加热产生的气体缓慢通过后续装置同时完成如下实验：
实验1：证明SO₂具有氧化性和漂白性
实验2：证明碳元素的非金属性比硅元素的强
证明SO₂具氧化性和漂白性：B中为少量Na₂S溶液、C中加品红溶液，D中应加入足量的___________（填溶液名称），E中加入___________溶液（填化学式）。
（4）证明碳元素的非金属性比硅元素的强的现象为_________；实验2不严谨之处应如何改进________。

某化学兴趣小组为探究Cl₂、Br₂、Fe³⁺的氧化性强弱，设计了如下实验：

（1）①检查气体发生装置A的气密性的操作是        _________________       。
②整套实验装置存在一处明显的不足，请指出                              。
（2）用改正后的装置进行实验，实验过程如下：

实验操作	实验现象	结论
打开活塞a，向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸；然后关闭活塞a，点燃酒精灯。	D装置中：溶液变红 E装置中：水层溶液变黄， 振荡后，CCl4层无明显变化。	Cl2、Br2、Fe^3+的氧化性由强到弱的顺序为：

（3）因忙于观察和记录，没有及时停止反应，D、E中均发生了新的变化。
D装置中：红色慢慢褪去。
E装置中：CCl₄层先由无色变为橙色，后颜色逐渐加深，直至变成红色。
为探究上述实验现象的本质，小组同学查得资料如下：

ⅰ．(SCN)2性质与卤素单质类似。氧化性：Cl2＞(SCN)2。 ⅱ．Cl2和Br2反应生成BrCl，它呈红色（略带黄色），沸点约5℃，与水发生水解反应。 ⅲ．AgClO、AgBrO均可溶于水。

①请解释Cl₂过量时D中溶液红色褪去的原因                                  ，
请设计简单实验证明上述解释                                                  。
②欲探究E中颜色变化的原因，设计实验如下：用分液漏斗分离出E的下层溶液，蒸馏、收集红色物质，取少量，加入AgNO₃溶液，观察到的现象是________。
③将少量BrCl通入到碘化钾溶液中，该反应的化学方程式为                                  。

不同镜子背后的金属镀层可能是不同的，目前使用的金属主要有两种。为研究金属镀层的成分，某小组分别收集了两块镜子背面的金属镀层粉末甲和乙，按下述实验操作步骤进行实验：

金属	实验操作	实验现象
甲	①取少量粉末，加入过量浓硝酸 ②向上述溶液中加入几滴NaCl溶液	粉末溶解，有红棕色气体产生 有白色沉淀生成
乙	③取少量粉末，加入足量NaOH溶液 ④向上述溶液中逐滴加入稀盐酸 ⑤继续加入过量的稀盐酸	粉末溶解，有气泡产生 有白色沉淀生成 _____________________

根据实验，回答下列问题：
（1）甲与浓硝酸反应的化学方程式是__________________。
（2）实验操作⑤的实验现象是                       ，乙溶解在NaOH溶液中反应的离子方程式是                         。
（3）欲“比较甲和乙的金属活动性顺序”，实验的操作步骤是________________________。

现有一份含Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂的混合物，为测定其中铁元素的含量，进行如下实验：
①称取混合物A g,滴加过量盐酸充分反应后过滤；
②在滤液中滴加过量氢氧化钠溶液充分反应后过滤；
③洗涤②所得沉淀，烘干后称重，质量为B g。
回答下列问题：
（1）步骤①中过滤所用的玻璃仪器有                           ；
（2）步骤①所得滤液中铁元素的存在形式是        （填离子符号），怎样检验它的存在（写出实验操作和现象）                            ；
（3）步骤②中涉及的离子方程式是                  、                 、                ；
（4）该混合物中铁元素的质量分数为                （用含A、B的式子表示）。

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：
1．实验需要90mL 0．1mol/L FeBr₂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用电子天平称量质量为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：Fe^2＋被Cl₂氧化成Fe^3＋。
（1）请你完成下表，验证假设：

实验步骤、预期现象	结论
①溶液中加入适量四氯化碳，	假设1正确
②向溶液中加入	假设2正确

若假设1正确，从实验①中分离出Br₂的实验操作名称是      ____________           ；
（2）实验证明：还原性Fe^2＋> Br^－，请用一个离子方程式来证明：    _________________      ；
（3）若在50mL上述FeBr₂溶液中通入5×10^－3molCl₂，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）。

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                 。