高中化学金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系实验题

为验证氧化性Cl₂ > Fe^3＋ > SO₂，某小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器和A中加热装置已略，气密性已检验）。

实验过程：
I. 打开弹簧夹K₁~K₄，通入一段时间N₂，再将T型导管插入B中，继续通入N₂，然后关闭K₁、K₃、K₄。
Ⅱ. 打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。
Ⅲ. 当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K₂。
Ⅳ. 打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。
Ⅴ. 打开弹簧夹K₃、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K₃。
Ⅵ. 更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子。
（1）过程Ⅰ的目的是                     。
（2）棉花中浸润的溶液为                   。
（3）A中发生反应的化学方程式为                。
（4）用70%的硫酸制取SO₂，反应速率比用98%的硫酸快，原因是               。
（5）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如下表所示。他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl₂ > Fe^3＋ > SO₂的是        （填“甲”“乙”“丙”）。

	过程Ⅳ  B溶液中含有的离子	过程Ⅵ  B溶液中含有的离子
甲	有Fe^3^＋无Fe^2^＋	有SO4^2^－
乙	既有Fe^3^＋又有Fe^2^＋	有SO4^2^－
丙	有Fe^3^＋无Fe^2^＋	有Fe^2^＋

（6）进行实验过程Ⅴ时，B中溶液颜色由黄色逐渐变为红棕色，停止通气，放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色。
查阅资料：Fe^2＋（aq）＋ SO₃^2－ （aq） FeSO₃（s）（墨绿色）
提出假设：FeCl₃与 SO₂的反应经历了中间产物FeSO₃，溶液的红棕色是FeSO₃（墨绿色）与FeCl₃（黄色）的混合色。
某同学设计如下实验，证实该假设成立：

①溶液E和F分别为             、           。
②请用化学平衡原理解释步骤3中溶液由红棕色变为浅绿色的原因             。

某研究性学习小组设计了一组实验来探究元素周期律。甲同学根据元素非金属性与对应最高价含氧酸之间的关系，设计了如图1装置来一次性完成N、C、Si三种元素的非金属性强弱比较的实验研究；乙同学设计了如图2装置来验证卤族元素性质的递变规律。A、B、C三处分别是沾有NaBr溶液的棉花、湿润的淀粉KI试纸、湿润红纸。已知常温下浓盐酸与高锰酸钾能反应生成氯气。

（1）图1中仪器A的名称是              。甲同学实验步骤：连接仪器、              、加药品、滴入试剂。
（2）①图1中烧瓶B中的盛放试剂为碳酸钙，C中盛放试剂为硅酸钠溶液，则甲同学设计实验的依据是                 。
②能说明碳元素的非金属性比硅元素非金属性强的实验现象是                。
（3）图2中A处反应的离子方程式                   。
（4）乙同学发现图2中B处试纸变蓝，C处红纸褪色，据此     (填“能”或“不能”)得出溴的非金属性强于碘，理由是                  。

探究碳、硅元素的非金属性的相对强弱，根据要求完成下列各小题
（1）实验装置：

填写所示仪器名称A              B           
（2）实验步骤： 连接仪器、        、加药品后，打开a、然后滴入浓硫酸，加热。
（3）问题探究：（已知酸性强弱:亚硫酸 >碳酸）
①铜与浓硫酸反应的化学方程式是        。装置E中足量酸性KMnO₄溶液的作用是      ;
②能说明碳元素的非金属性比硅元素非金属性强的实验现象是          ;
③试管D中发生反应的离子方程式是                      。
④若将铜片改为木炭，其它药品不变，也可以对该实验目的进行探究，请写出在该实验中木炭与浓硫酸反应的化学方程式                     。

某学生在做同主族元素性质递变规律的实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关的实验现象。现在请你帮助该学生整理并完成实验报告。
（1）实验目的：_______________________。
（2）实验用品：
仪器：试管、胶头滴管。
药品：氯水、溴水、溴化钠溶液、碘化钾溶液、四氯化碳。
（3）实验内容(在下表横线中填写相关内容)：

序号	实验方案	实验现象
①	向盛有少量溴化钠溶液的试管中滴加少量新制的氯水，振荡，再注入少量四氯化碳，振荡后静置	液体分为两层，下层呈________色
②	向盛有少量碘化钾溶液的试管中滴加少量溴水，振荡，再注入少量四氯化碳，振荡后静置	液体分为两层，下层呈________色

（4）实验结论：___________________________。
（5）问题和讨论：
①上述两个实验中发生反应的离子方程式分别为__________________、__________________。
②由于F₂过于活泼，所以很难设计出一个简单的实验来验证其氧化性的强弱。试列举两项事实说明氟的非金属性比氯强____________________、____________________________

一位同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律，设计了如下列实验。
Ⅰ．（1）将钠、钾、镁、铝各1mol分别投入到足量的同浓度的盐酸中，试预测实验结果：________与盐酸反应最剧烈，________与盐酸反应的速度最慢；________与盐酸反应产生的气体最多。
（2）向Na₂S溶液中通入氯气出现黄色浑浊，可证明Cl的非金属性比S强，反应的离子方程式为________________
Ⅱ．利用下图装置可验证同主族元素非金属性的变化规律：

（3）仪器B的名称为________，干燥管D的作用为____________。
（4）若要证明非金属性：Cl>I，则A中加浓盐酸，B中加KMnO₄(KMnO₄与浓盐酸常温下反应生成氯气)，C中加淀粉碘化钾混合溶液，观察到C中溶液_________________的现象，即可证明。从环境保护的观点考虑，此装置缺少尾气处理装置，可用________溶液吸收尾气。
（5）若要证明非金属性：C>Si，则在A中加盐酸、B中加CaCO₃、C中加Na₂SiO₃溶液，观察到C中溶液________的现象，即可证明。但有的同学认为盐酸具有挥发性，可进入C中干扰实验，应在两装置间添加装有_______溶液的洗气瓶除去。

某同学做元素周期律性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象如下表(记录现象时随手记在纸片上，不对应，需整理)：

实验方案	实验现象
①用砂纸擦后的镁带与沸水反应再向反应液中滴加酚酞	A．浮于水面，熔成小球，在水面上无定向移动随之消失，溶液变成红色
②向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水	B．产生大量气体，可在空气中燃烧，溶液变成浅红色
③钠与滴有酚酞试液的冷水反应	C．反应不十分剧烈，产生气体可以在空气中燃烧
④镁带与2 mol·L^－1的盐酸反应	D．剧烈反应，产生的气体可以在空气中燃烧
⑤铝条与2 mol·L^－1的盐酸反应	E．生成白色胶状沉淀，继而沉淀消失
⑥向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠	F．生成淡黄色沉淀

请帮助该同学整理并完成实验报告。
（1）实验目的：______________________。
（2）实验用品：______________________。
（3）实验内容：

实验方案 (填序号)	实验现象 (填序号)	有关化学方程式

（4）实验结论：_____________________。
（5）请用物质结构理论简单说明具有上述结论的原因___________________

某学习小组研究同周期元素性质递变规律时，设计并进行了下列实验（表中的“实验步骤”与“实验现象”前后不一定是对应关系）。

实验步骤	实验现象
① 将镁条用砂纸打磨后，放入试管中，加入少量水后，加热至水沸腾；再向溶液中滴加酚酞溶液	A．浮在水面上，熔成小球，四处游动，发出“嘶嘶”声，随之消失，溶液变成红色。
② 向新制得的Na2S溶液中滴加新制的氯水	B．有气体产生，溶液变成浅红色
③ 将一小块金属钠放入滴有酚酞溶液的冷水中	C．剧烈反应，迅速产生大量无色气体
④ 将镁条投入稀盐酸中	D．反应不十分剧烈；产生无色气体。
⑤ 将铝条投入稀盐酸中	E．生成白色胶状沉淀，继而沉淀消失
⑥ 向A1Cl3溶液中滴加NaOH溶液至过量	F．生成淡黄色沉淀。

（1）请将各实验步骤对应的实验现象填写入下表中：

实验步骤	①	②	③	④	⑤	⑥
实验现象（填A~F）				C	D

（2）此实验可得出的结论是：
Na、Mg、Al金属性强弱关系：             ，Cl、S非金属性强弱关系：         。

某化学兴趣小组利用如下图装置验证元素非金属性的变化规律。

（1）仪器A的名称为________，干燥管D的作用是________。
（2）实验室中现有药品KMnO₄、MnO₂、浓盐酸、Na₂S，请选择合适药品设计实验验证非金属性：Cl>S，装置A、B、C中所装药品应分别为浓盐酸、________、Na₂S溶液，装置C中的实验现象为有淡黄色沉淀生成，装置C中发生反应的离子方程式为____________。
（3）若利用上装置证明非金属性：S>C>Si。在A中加入稀硫酸、B中加入Na₂CO₃溶液、C中加入Na₂SiO₃溶液，观察到B中产生气泡，试管C中出现________现象，则可以证明非金属性：S>C>Si。
若将A中的稀硫酸改为稀盐酸，试管C中会出现同样的现象，是否可以得出结论：非金属性Cl>C>Si？__________（填“是”或“否”），你的理由是______________________。

I.（1）某同学做如下实验，以检验反应中的能量变化。

实验中发现反应后（a）中温度升高，由此可以判断（a）中反应是__________热反应；（b）中温度降低， 根据能量守恒定律，（b）中反应物的总能量应该__________其生成物的总能量。
（2）下列反应：①氢氧化钠与硫酸，②一氧化碳与氧气，③八水合氢氧化钡与氯化铵，④金属铜与硝酸银。其中（用序号填空）：能设计成原电池的反应是_________。
II．（1）有下列几种物质
A．金刚石和石墨   
B．C₂H₆和C₅H₁₂   
C．C₂H₄和C₂H₆
D．CH₃CH₂CH₂CH₃和CH₃CH（CH₃）₂   
E．³⁵Cl和³⁷Cl
属于同分异构体的是_____；属于同素异形体的是_____；属于同系物的是_____；属于同位素的是______。
（2）两种粒子的核外电子排布相同，核电荷数不同，则它们可能是（   ）
A．两种不同元素的原子        B．一定是两种不同的离子
C．同一元素的原子和离子      D．两种不同元素的原子和离子
III．（1）C₇H₁₆名称        
（2）指出下列反应的类型：乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色：        
（3）写出反应的化学方程式：三氯甲烷与氯气在光照下反应        

钛被称为“二十一世纪金属”，工业上用钛铁矿制备金属钛的工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）铁在元素周期表中的位置为                      。
（2）写出TiO²⁺水解的离子方程式：                                         。
加入过量铁粉的作用是：①                  ；②                      。
（3）操作 Ⅰ的实验步骤为：___________________，过滤。
（4）副产品主要成分的化学式为                 。
（5）写出TiO₂转化成TiCl₄的化学方程式：                                  。

(共8分)实验探究是体验知识的产生和形成过程的基本途径。下面是某同学完成的探究实验报告的一部分：
实验名称：卤素单质的氧化性强弱比较
实验药品：KBr溶液、KI溶液、氯水、溴水、碘水、四氯化碳、淀粉碘化钾试纸

实验步骤	实验结论
①氯水＋1 mL CCl4，振荡，静置，观察四氯化碳层颜色	氧化性从强到弱的顺序：氯、溴、碘
②NaBr溶液＋氯水＋1 mL CCl4，振荡，静置，观察四氯化碳层颜色
③KI溶液＋氯水＋1 mL CCl4，振荡，静置，观察四氯化碳层颜色

请回答：
（1）完成该实验需用到的实验仪器是                。
（2）CCl₄在实验中所起的作用是               。
（3）该同学的实验设计不足之是                                           ，
改进的办是                                                           。

某化学兴趣小组为探究元素性质的递变规律，设计了如下系列实验。
Ⅰ.（1）将钠、钾、镁、铝各1 mol分别投入到足量的0.1 mol·L^－1的盐酸中，试预测实验结果：__________与盐酸反应最剧烈，__________与盐酸反应最慢。
（2）将NaOH溶液与NH₄Cl溶液混合生成NH₃·H₂O，从而验证NaOH的碱性大于NH₃·H₂O，继而可以验证Na的金属性大于N，你认为此设计是否合理？并说明理由：_______,________________。
Ⅱ.利用下图装置可以验证非金属性的变化规律。

（3）仪器A的名称为________，干燥管D的作用是_____________________________。
（4）实验室中现有药品Na₂S、KMnO₄、浓盐酸、MnO₂，请选择合适药品设计实验验证氯的非金属性大于硫：装置A、B、C中所装药品分别为________、________、________，装置C中的实验现象为有淡黄色沉淀生成，离子方程式为_________________________。
（5）若要证明非金属性：C>Si，则A中加________、B中加Na₂CO₃、C中加________，观察到C中溶液的现象为                                                  。

某同学设计了下图所示的装置，可比较HNO₃、H₂CO₃、H₂SiO₃的酸性强弱，进而比较氮、碳、硅元素非金属性强弱。供选择的试剂：稀硝酸、稀硫酸、碳酸钙固体、碳酸钠固体、硅酸钠溶液、澄清石灰水、饱和碳酸氢钠溶液

（1）仪器a的名称：        。
（2）锥形瓶中装有某可溶性正盐，a中所盛试剂为        。
（3）装置B所盛试剂是                    ，其作用是             。
（4）装置C所盛试剂是               ，
C中反应的离子方程式是                。
（5）通过实验证明碳、氮、硅的非金属性由强到弱的顺序是        。

某化学兴趣小组为探究元素性质的递变规律，设计了如下系列实验。
Ⅰ.（1）将钠、钾、镁、铝各1 mol分别投入到足量的0.1 mol·L^－1的盐酸中，试预测实验结果：____与盐酸反应最快,相同条件下所得气体体积比是____________。
（2）将NaOH溶液与NH₄Cl溶液混合生成NH₃·H₂O，从而验证NaOH的碱性大于NH₃·H₂O，继而可以验证Na的金属性大于N，你认为此设计是否合理？并说明理由                  ____。
Ⅱ.利用下图装置可以验证非金属性的变化规律。

（3）仪器A的名称为   ，干燥管D的作用是_______________。
（4）实验室中现有药品Na₂S、KMnO₄、浓盐酸、MnO₂，请选择合适药品设计实验验证氯的非金属性大于硫：
装置B中的化学方程式_______________________      。
装置C中的实验现象为____________________________。离子方程式为____________。
（5）若要证明非金属性：C>Si，则A中加    、B中加Na₂CO₃、C中加          ，观察到C中溶液的现象为_______________________________。

（共14分）某研究性学习小组设计了一组实验，验证元素周期律。
（1）甲同学在a、b、c、d四只烧杯里分别加入50 mL冷水，再分别滴加几滴酚酞溶液，依次加入大小相近的钠（Na）、镁（Mg）、铝(Al）、钾（K）金属块，观察现象。
①甲同学设计实验的目的是验证：同一主族，从上到下元素的元素金属性逐渐增强；同一周期，从左到右，元素金属性_____________________；
②反应最剧烈的烧杯里金属是_______（填字母）
A、钠   B、镁  C、铝   D、钾；
③写出a烧杯里发生反应的离子方程式                              。
④实验中发现b、c两只烧杯中几乎没有什么现象，要想达到实验的目的，请你帮助选择下列合适的方法        。
A．把镁、铝的金属块换成金属粉末     
B．把烧杯中的冷水换成热水
C．把烧杯中的冷水换成盐酸           
D．把烧杯中的冷水换成氢氧化钠溶液
（2）乙同学设计实验验证：非金属元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性就越强。他设计了下图装置以验证碳、氮、硅元素的非金属性强弱。乙同学设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸，其浓溶液在常温下可与铜反应；B是块状固体；烧杯中盛放C的水溶液，打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到白色胶状沉淀生成。

①写出所选用物质的化学式：A、       ； C、       。
②写出烧瓶中发生反应的化学方程式：                                  。
③碳、氮、硅三种元素的非金属性由强到弱顺序为                       。