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

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，设计了如图装置来一次性完成N、C、Si的非金属性强弱比较的实验研究；乙同学根据置换反应的规律，利用下图装置完成了O元素的非金属性比S强的实验研究。回答下列问题：

（1）图中D装置在实验中的作用是                  。
(2)从以下所给物质中选出甲同学设计的实验所用到物质：
图1中试剂A为_________；试剂C为_________（填序号）。
①稀HNO₃溶液②稀盐酸③碳酸钙④Na₂SiO₃溶液⑤SiO_{2 i}
写出烧瓶中发生反应的离子方程式____________________。
写出试管C中发生反应的离子方程式___________________________。
由此判断，元素N、C、Si 非金属性由弱到强的顺序为___________。
(3) 乙同学设计的实验所用到试剂A为________；试剂B为________；试剂C为________。
C处的现象为浅黄色沉淀产生；写出C中发生反应的化学方程式为        ___       。

为测定Cl₂、Br₂的氧化性强弱，设计了如下实验：
（可供选择的试剂有：氯水、溴水、NaCl溶液、NaBr溶液、酒精、四氯化碳）

实验步骤如下：
由上回答下列问题：
（1）2ml试剂是         ，加入少量         试剂，再加入         试剂
（2）现象是                                                          。
（3）此实验可以证明Cl₂的氧化性       （填强于、弱于）Br₂的氧化性，此反应
的离子反应方程式为：                                               。

某研究性学习小组设计了一组实验来探究元素周期律。甲同学设计了如图1装置，根据元素非金属性与对应最高价含氧酸之间的关系，可以一次性完成碳族元素中C与Si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三处分别是蘸有NaBr溶液的棉花、湿润的淀粉KI试纸、蘸有碱液的棉花。已知常温下浓盐酸与高锰酸钾能反应生成氯气。

(1)甲同学设计实验的理论依据是_____________________________________；
写出选用试剂分别为：A____________，B__________，C____________；
其中装置B中所盛试剂的作用为_____________________________________；
C中反应的离子方程式为____________________________________________；
(2)乙同学的实验理论依据是______________________________________；
写出A处的离子方程式： ___________________________________________；
B处的现象                     ，C处药品的作用                    。

某同学做元素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（见下表，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．生成淡黄色沉锭。

请你帮助该同学整理并完成实验报告。
（1）实验内容：（填写与实验步骤对应的实验现象的编号和②③的化学方程式）

实验内容	①	②	③	④	⑤
实验现象（填A~F）

（2）实验②                                                               。
（3）实验③                                                                

某化学兴趣小组的同学设计了一套实验方案探究元素周期表中元素性质的变化规律；同一周期内从左到右元素金属性的递变规律；同一主族内从上到下元素非金属的递变规律。

实验方法（Ⅰ）	实验现象（Ⅱ）
1、钠与冷水反应	a、溶液变红色
2、向NaOH溶液中滴加酚酞	b、产生白烟
3、向新制H2S饱和溶液滴加新制的氯水	c、反应不十分剧烈，产生的气体能燃烧，溶液变成[ 浅红色。与酸反应剧烈，产生大量气泡且可以燃烧
4、镁带在空气中燃烧	d、产生大量气泡、气体可以燃烧
5、NaI溶液中加入溴水和CCl4	e、下层溶液变橙色
6镁带与沸水反应，再向反应后溶液中滴 加酚酞。镁与2mol/L盐酸反应。	f、浮于水面，熔成小球，迅速向四处游动
7、蘸浓氨水与浓盐酸的两玻璃棒接近	g、下层溶液变紫色
8、NaBr溶液中加入氯水和CCl4	h、发出耀眼的强光，生成白色物质
9、铝片与2mnol/L盐酸反应	i、生成淡黄色沉淀

回答下列问题
（1）从上表（Ⅰ）中选择实验方法，从（Ⅱ）中选择相应的实验现象，上下对应地填写符合要求的答案在空格中（有几个填几个，不一定把空格填满）。

	1、探究同一周期从左到右元素金属性的递变规律	2、探究同一主族内从上到下元素非金属性的递变规律
Ⅰ
Ⅱ

（2）实验结论（表示元素具体的强弱顺序）：金属性：____________________ 非金属性：                     
（3）上表（Ⅰ）中实验方法9反应的离子方程式                                     
（4）上表（Ⅱ）中实验现象e反应的离子方程式                                    

某同学做同周期元素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。

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，产生的气体可以在空气中燃烧
④镁带与2mol·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2mol·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溶液	F.生成淡黄色沉淀

请你帮助该同学整理并完成实验报告。
(1)实验目的：________________________。
(2)实验仪器： _________________________；
(3)实验内容：请将实验方案与实验现象一一对应(*填写题给信息表中的序号)，写出化学方程式

实验方案*	实验现象*	有关化学方程式

 (4)实验结论：_______________________________。
(5)请用结构理论简单说明具有上述结论的原因。
(6)请你补充一组事实，说明此周期中另外两种元素的性质递变规律。

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三种非金属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）甲同学设计实验的依据是_____________________________________________；
写出选用物质的名称：A____________，B__________，C____________；
上述反应的离子方程式分别为_______________________________________________；
________________________________________________________________________。
（2）乙同学的实验原理是_____________________________________________      。
写出B处的离子方程式： ___________________________________________________。

在复习元素周期律过程中，某研究性学习小组的几位同学拟通过具体的实验来探讨某些金属元素的性质差异，下面是他们设计的探究性实验方案，请填写下列空白：
（1）      实验目的：比较钠、镁、铝金属性强弱。
（2）      实验用品：酒精灯、      、试管、试管夹、砂纸、滤纸；
钠、镁条、铝片、酚酞、蒸馏水、6 mol·L^－1的盐酸
（3）实验过程与现象记录
I．甲同学的方案如下：

实验过程	预期现象	实际观察到的现象
a取已切去表皮的一小块金属钠，放入盛有水的某容器中	立即剧烈反应	开始时钠块浮在水面上不反应，稍后才开始与水剧烈反应
b向盛有适量水（内含2滴 酚酞的试管中加入一小段镁条	有气泡产生，溶液变红色	没有相应现象，加热后仍无明显变化
c向两支盛有3mL6mol·L^－^1盐酸的试管中加入大小相同的镁片和铝片	镁、铝与盐酸反应产生气泡剧烈程度不同	镁与盐酸反应产生气泡速率较快

①你认为a、b两步实验中出现异常现象的可能原因是：
a                                       ；
b                                           。
②上面的实验表明：钠、镁、铝三种元素的金属性由强到弱的顺序为                    。
II乙同学的方案：他认为只需要一种试剂就可以确定钠、镁、铝的金属性强弱，预计他的主要实验操作是                    。

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处是                                ，
改进的办法是                                                。

本题包括A、B两小题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题，并在相应的答题区域内作答。若两题都做，则按A题评分。
A．尿素（H₂NCONH₂）可用于制有机铁肥，主要代表有 [Fe(H₂NCONH₂)₆](NO₃)₃ [三硝酸六尿素合铁(Ⅲ)]。
⑴基态Fe³⁺的核外电子排布式为   。C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是   。
⑵尿素分子中C、N原子的杂化方式分别是   。
⑶[Fe(H₂NCONH₂)₆](NO₃)₃中“H₂NCONH₂”与Fe(Ⅲ)之间的作用力是   。与NO₃^—互为等电子体的一种化合物是   （写化学式）。
⑷CO₂和NH₃是工业上制备尿素的重要原料，固态CO₂（干冰）的晶胞结构如右图所示。
1个CO₂分子周围等距离且距离最近的CO₂分子有   个。
②铜金合金的晶胞结构与干冰相似，若顶点为Au、面心为Cu，则铜金合金晶体中Au与Cu原子数之比为是   。

B．脱氢醋酸是一种难溶于水的低毒、高效广谱抗菌剂，可由乙酰乙酸乙酯经脱醇缩合而成，反应原理为：

实验步骤如下：
①在反应器中加入乙酰乙酸乙酯、少量催化剂和数粒沸石，在瓶口安装分馏装置。
②低温加热（不超过85℃）60~70min；然后大火加热蒸出乙醇。
③将反应液趁热倒入烧杯中，冷却到室温，有柠檬黄色晶体析出。
④将柠檬黄色晶体转移至圆底烧瓶B中，加水15mL，滴入1滴硫酸，进行水蒸气蒸馏（如图所示）。从水蒸气蒸馏液中经抽滤可分离出脱氢醋酸，再烘干即得成品。

步骤①中加入沸石的目的是   。
步骤②中，在60~70min内低温加热的目的是   ，然后大火加热蒸出乙醇的目的是   。
步骤④中水蒸气蒸馏装置中烧瓶A的作用是   ，玻璃管的作用是   。
用测得相对分子质量的方法，可以检验所得产物是否纯净，测得相对分子质量通常采用的仪器是     。

Ⅰ、下列说法不正确的是                    。

A．用100mL的容量瓶准确量取100mL液体

B．分液时，分液漏斗中下层液体从下口流出，上层液体从上口倒出

C．用托盘天平称量NaCl时，NaCl放在纸上; 称量NaOH时，NaOH放在小烧杯里

D．用加热的方法提取NH4C1固体中的少量碘单质

E.浓硝酸与浓盐酸均易挥发，故都必须保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处
Ⅱ、某同学在学习元素周期表后，将第二至第六周期的主族和零族元素排列成“八角星”元素周期表（如图），图中每个“·”代表一种元素，每个“八角星”代表一个周期，元素X核外有5个电子层。试写出M的元素符号是       ，元素Y的原子结构示意图为       。

(14分)某同学设计如图装置，研究非金属元素性质变化规律。

(1)已知硅酸(H₂SiO₃)是一种难溶于水的弱酸，呈白色。在化学反应中，一般地，强酸能制弱酸，现有硝酸溶液、碳酸钙、澄清石灰水、硅酸钠溶液，选择试剂用如图装置证明：酸性：HNO₃>H₂CO₃>H₂SiO₃。
A中装试剂________，B中装试剂________，C中装试剂________。C中实验现象为__________；写出C中发生反应的离子方程式______________________________________。
(2)已知高锰酸钾在常温下与浓盐酸反应产生氯气，利用如图装置证明氯气氧化性强于碘单质的氧化性。则A中装浓盐酸，B中装入高锰酸钾粉末，C中装试剂________，C中现象______________________。写出离子方程式________________________________。该实验该装置有明显不足，请指出改进方法：_____________________________________________。
(3)如果C中装饱和的氢硫酸溶液，A中装浓盐酸，B中装高锰酸钾溶液，反应开始后观察到现象是C中产生淡黄色沉淀，写出化学方程式________________________________；
证明氯的非金属性比硫的非金属性________(填“强”“弱”或“无法判断”)。

现有短周期元素X形成的单质A与NaOH溶液反应，
有如下转化关系：，(若产物中有水生成则省略未表示出来)。
(1)若常温常压下，A为气态，且B、C中均有X元素，则A与NaOH溶液反应的离子方程式为                          ，实验室制备A的化学方程式为                                  ；
(2)若常温常压下，A为非金属固态单质，且其在电子工业中有着重要的用途，则工业制取A化学方程式为                                   ；
(3)若A为金属，C为气体，则A 与NaOH溶液反应的离子方程式为                       
      ；其最高氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式为                    ；
(4)由(2)和(3)中两种单质形成合金在工业、建筑业中有重要的用途。一个探究性学习小组，他们拟用该合金与足量稀硫酸的反应测定通常状况下气体摩尔体积，实验装置如下：

①装置中导管a的作用是                       ；
②实验中准确测得4个数据：实验前该合金的质量m₁ g，实验后残留固体的质量m₂ g，实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V₁ mL、V₂ mL；则通常状况时气体摩尔体积V_m＝____________L·moL^-1。

为了验证镁和铝的金属性强弱，某同学欲设计实验验证。
提供的试剂有：镁带、铝条、水、盐酸、浓硫酸。
（1）所选试剂为_______________；
（2）发生反应的化学方程式为_______________；
（3）请简要叙述其操作过程及现象_______________。

某烧碱样品含少量不与酸作用的杂质，为了测定其纯度，进行以下滴定操作：

A．在250 mL的容量瓶中定容配成250 mL烧碱溶液

B．用移液管移取25 mL烧碱溶液于锥形瓶中并滴几滴甲基橙指示剂

C．在天平上准确称取烧碱样品Wg，在烧杯中用蒸馏水溶解

D．将物质的量浓度为c的标准硫酸溶液装入酸式滴定管，调节液面，记下开始读数为V1

E．在锥形瓶下垫一张白纸，滴定至终点，记下读数V₂
回答下列各问题：
(1)正确操作步骤的顺序是   →      →    →D→   (均用字母填写)。
(2)滴定管的读数应注意
________________________________________________________________________。
(3)E中在锥形瓶下垫一张白纸的作用是
________________________________________________________________________。
(4)D步骤中液面应调节到________________________________________________________________________，尖嘴部分应_____________________________________________________________。
(5)滴定终点时锥形瓶内溶液的pH约为____________，终点时颜色变化是
________________________________________________________________________。
(6)若酸式滴定管不用标准硫酸润洗，在其他操作均正确的前提下，会对测定结果(指烧碱的纯度)有何影响？      (填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(7)该烧碱样品纯度的计算式为_______________________________________________。