高中化学碳族元素简介实验题

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________。

用如图所示装置（夹持仪器省略）进行实验，将液体A逐滴加入到固体B中，回答下列问题：

（1）图中A仪器的名称为：               ，
D装置在实验中的作用是                       。
（2）若A为30%H₂O₂溶液，B为MnO₂，C盛有氢硫酸（H₂S）饱和溶液，旋开E后，C中的现象为                ，
C中发生反应的化学方程式为：                      。
（3）若A为浓盐酸，B为KMnO₄，C中盛有KI淀粉溶液，旋开E后，C中的现象是                       ；继续通气体于C中，足够长的时间后，发现C中溶液的颜色消失，这是因为在溶液中I₂能被氧化为HIO₃，写出该反应的化学方程式                        。
（4）若A为浓氨水，B为生石灰，C中盛有AlCl₃溶液，旋开E，足够长的时间后，C中的现象是                 ，C中发生反应的离子方程式为：                                       。

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                                  。

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                                             。

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                 。

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=      。

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：_______                          。

(12分)化合物X由元素A、B组成，可用于制造高性能的现代通讯材料—光导纤维;化合物Y由不同短周期元素C、D组成，是良好的耐热、耐冲击材料。
（1）已知A的一种单质是一种重要的半导体材料，则A在元素周期表中的位置是                  。A可由X与焦炭在高温下反应制得，其反应的化学方程式为                                      。
（2）X与纯碱高温熔融时能生成Z，同时还生成一种气体M；将一定量气体M通入z的水溶液中生成白色沉淀和纯碱溶液。X与纯碱高温熔融能发生反应的原因是                                        ；M与Z的水溶液能发生反应的原因是                                            。要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是       。
A.普通玻璃坩埚               B.石英玻璃坩埚
C.氧化铝坩埚                D.铁坩埚
（3）C的单质既可与盐酸、又可与NaOH溶液反应。一定条件下，Y和水作用生成含D的化合物W，W是一种含有10个电子的碱性气体。则Y的化学式是             。
（4）C的单质、石墨和二氧化钛(TiO₂)按一定比例在高温下反应得到两种化合物，两种化合物均是由两种元素组成的新型陶瓷材料，则反应的化学方程式是                 。

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_________________________________________________________________。

喷泉是一种常见的现象，其产生原因是存在压强差。

（1）图Ⅰ为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中能形成喷泉的是        
A. SO₂和H₂O                   B. CO₂和NaOH溶液   
C. Cl₂和H₂O                    D. NO和H₂O
（2）在图Ⅱ的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质后，能产生喷泉的是    
A. Cu与稀硫酸     B. Cu与稀硝酸      C. Al与浓硝酸     D. Fe与浓硝酸
（3）比较图Ⅰ和图Ⅱ两套装置，从产生喷泉的原理来分析，图Ⅰ是     上部烧瓶内气体压强；图Ⅱ是      下部锥形瓶内气体压强（均填“增大”或“减小”）。
（4）某学生积极思考喷泉原理的应用，设计了如图Ⅲ所示的装置。
① 如果关闭活塞c，打开活塞a、b，再挤压胶头滴管。则可能出现的现象为                                                                    。
②在①操作的基础上，若要在该装置中产生双喷泉现象，其操作方法是       。

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。

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                                      。

(9分)某非金属单质A经如下图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题：

（1）若A常温下为淡黄色固体，B是有刺激性气味的无色气体。
①A、D的化学式分别为：A             D         
②工业生产中大量排放的B气体被雨水吸收后形成          而污染环境。
③写出B→C反应的化学方程式：                                         
（2）若A在常温下为气体，C是红棕色气体。
①A的电子式为          ，C的化学式为         
②写出C→D反应的化学方程式：                                          

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