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                 。

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________________________。

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           。

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               

海水中含有丰富的化学元素，下面是某化工厂从海水中提取NaCl、Mg(以MgCl₂形式存在)和Br₂(以NaBr的形式存在)及综合利用的生产流程简图：

请回答：
（1）在粗盐中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质，精制时所用的试剂为：
A．盐酸    B．氯化钡溶液    C．氢氧化钠溶液    D．碳酸钠溶液
则加入试剂的顺序是(填编号)                        。
（2）Mg(OH) ₂中加入盐酸后，要获得MgCl ₂•6H ₂O晶体，需要进行的实验操作依次                     。
A．蒸馏 B．灼烧 C．过滤 D．蒸发 E．冷却结晶  
（3）目前工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水，下列关于离子交换膜电解槽的叙述错误的是       ．
A．精制饱和食盐水进入阳极室   B．纯水(加少量NaOH)进入阴极室
C．阴极产物为氢氧化钠和氢气   D．电解槽的阳极用金属铁网制成
（4）写出电解饱和NaCl溶液的离子方程式：                              
（5） 利用MgCl ₂•6H ₂O可制得无水氯化镁，应采取的措施是                      
（6） 用热空气吹出的溴蒸气可以用亚硫酸钠溶液吸收，写出反应的化学方程式：           

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：_______                          。

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                                             。

某化学研究性学习小组讨论Fe³⁺溶液和SO₃^2-溶液之间发生怎样的反应，提出了两种可能，写出预计反应的离子方程式：
一是发生氧化还原反应               ，二是发生彻底互促水解反应                。
为了证明发生怎样的反应，同学们设计并进行如下实验，请填写下列空白：
实验Ⅰ：取5 mL FeCl₃浓溶液于试管中，逐滴加入某Na₂SO₃浓溶液至过量，观察到无气泡产生，无沉淀生成，但溶液颜色最终变为红褐色。这种红褐色液体是                     。
向红褐色液体中逐滴加入稀盐酸至过量，可观察到溶液最终变为黄色。将所得溶液加入BaCl₂稀溶液，有少量白色沉淀生成，产生该白色沉淀的离子方程式是                       。
实验Ⅱ：将FeCl₃和Na₂SO₃溶液分别稀释后，重复实验Ⅰ，产生的现象完全相同。
同学们由上述实验得出的结论是                    。
指导老师看过上述实验步骤后认为该设计有缺陷，应在开始实验前对某主要药品进行检验，该主要药品为            ；检验的目的是                          。

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=      。

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            。

某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行某些气体的制备、性质等实验(图中夹持装置有省略)。请按要求填空：

Ⅰ.探究氯气与氨气的反应
(1)为制取干燥氨气，可将装置C与________(填装置编号)连接；装置C中的烧瓶内固体宜选用________。
a．碱石灰                b．氯化钙
c．五氧化二磷            d．生石灰
(2)装置A、E、E连接可制取纯净、干燥的氯气，则两个E装置内的药品依次是________________。
(3)装置F可用于探究氯气与氨气(已知氯气与氨气可发生反应：3Cl₂＋2NH₃=N₂＋6HCl)的反应。实验时打开弹簧夹1、3，关闭2，先向烧瓶中通入________，然后关闭1、3，打开2，向烧瓶中缓慢通入一定量的另一种气体。实验一段时间后烧瓶内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结，请设计一个实验方案鉴定该固体中的阳离子_____________________________________。
Ⅱ.探究某些物质的性质
(4)利用装置A、E，可设计实验比较Cl^－和Br^－的还原性强弱，能证明结论的实验现象是_______________________________________________________。
(5)若利用装置A、E进行乙烯与溴水反应的实验，写出反应的化学方程式_________________________________________
(6)将装置B、C分别与F相连后，进行H₂S与SO₂反应的实验。F的烧瓶中发生反应的化学方程式为______________________；F的烧杯所起的作用是_________________________________________________________________。

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                         。

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

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。