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用砂纸打磨后的镁带与沸水反应，再向反应液中滴加酚酞。 ②向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水 ③钠与滴有酚酞试液的冷水反应 ④镁带与2mol/L的盐酸反应 ⑤铝条与2mol/L的盐酸反应	A．浮于水面，熔成小球，四处游动，逐渐缩小，溶液变红色 B．产生气体，气体可燃，溶液变浅红色 C．反应不十分强烈，产生的气体可燃 D．剧烈反应，产生的气体可燃 E．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）实验用品：仪器、材料： 略   药品： 略
（3）实验内容：用序号填写下表中的实验方案，并完成相关的离子方程式

实验方案	实验现象	有关离子方程式
	A
	B	不填
	C	不填
	D	不填
	E

   （4）实验结论：____________________________________________________。
（5）请用原子结构理论解释上述结论的原因___________________________ 

实验室通过简单的“试管实验”，即可探究元素金属性、非金属性的强弱，请你选用下列试剂，根据实验要求完成下表。
试剂：①镁条        ②铝条    ③AlCl₃溶液    ④MgCl₂溶液
⑤NaOH溶液  ⑥氯水    ⑦溴水          ⑧NaBr溶液

实验方案 （只填写选用试剂序号）	实验现象	结论
⑴		一支试管中有白色沉淀生成，另一支试管中先生成白色沉淀，后白色沉淀消失	金属性：
⑵			非金属性：Cl＞Br

写出实验（2）中所发生的离子反应方程式                                

某研究性学习小组进行如下探究活动：
实验目的：探究Cl₂、Br₂、I₂的氧化性强弱。
查阅资料：①常温下，高锰酸钾与浓盐酸反应产生氯气；②溴单质易挥发，碘单质易生华；③淀粉溶液遇到碘单质变蓝色；
④溴、碘在不同溶剂中所形成溶液（从稀到浓）的颜色变化如图所示。

	水	四氯化碳
溴	黄→棕	橙→橙红
碘	深黄→褐	紫→深紫

  实验方案：该小组设计下图所示装置实验（夹持仪器已略去，装置气密性完好）
 
实验过程：
Ⅰ 先打开弹簧夹，再打开活塞a，滴加浓盐酸
Ⅱ 当B和C中的溶液都变黄时，加紧弹簧夹
Ⅲ 当B中的溶液由黄色变为棕色时，关闭活塞a
Ⅳ … …
回答以下问题：
⑴验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是          ，写出该反应的化学方程式                                  ；
⑵为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是              ，写出
该反应的离子方程式                       ；
⑶由实验得到的氯、溴、碘单质的氧化性由强到弱的顺序为            ；
⑷你认为实验中为什么要加过程Ⅲ这一步操作，请简述个人观点              

下表是周期表中的一部分，根据A—K在周期表中的位置，按要求回答下列问题：

	ⅠA	ⅡA	ⅢA	ⅣA	ⅤA	ⅥA	ⅦA	0
1	A
2				B	C		D
3	E	F	G	H	I	J	K

(1)上表A—K元素中，只有负价而无正价的元素是（写出元素名称，下同）         ，金属性最强的元素是         ，原子半径最小的元素是              
(2)比较D^-、E⁺及K^-的离子半径，由大到小的顺序为：                        
(3) 气态氢化物最稳定的是（填物质的化学式）                。写出元素 C、K的气态氢化物相互反应的现象              ，反应化学方程式为：                                                   。
(4) （本小题均填物质的化学式）在最高价氧化物的水化物中，碱性最强的是（填物质的化学式，下同）            ，酸性最强的是                  ，呈两性的是           ，写出元素E、K的最高价氧化物对应水化物相互反应的离子方程式为                                           

[探究实验一]   某同学探究同周期主族元素性质递变规律时，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“实验方案”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，放入沸水中；再向溶液中滴加酚酞溶液	A．浮在水面上，熔成小球，做不定向运动，随之消失，溶液变成红色。 2．向新制得的Na2S溶液中滴加少量新制的氯水 B．有气体产生，溶液变成浅红色 3．将一小块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：探究同周期主族元素性质递变规律。
（2）实验用品：试剂：金属钠，镁条，铝条，稀盐酸，新制氯水，新制Na₂S溶液。仪器：①       ，②        ，③        ，试管夹，镊子，小刀，玻璃片，砂纸，酒精灯等。
（3）实验内容：（填写与实验步骤对应的实验现象的编号和离子方程式）

实验内容	实验现象	离子方程式
1
2
3
4
5

（4）若用最高价氧化物的水化物的碱性相对强弱来验证Mg、Al失电子能力的强弱，请你设计实验（实验用品自选，不要求写化学方程式）：
                                            
                                             ；
（5）实验结论：                                                    ；
[探究实验二]   一定条件下，氯化镁与四氯化钛的混合物可作烯烃聚合反应
的催化剂。为了探究温度、氯化镁固体的含水量以及粉碎方式对该催化剂催化
效果的影响，设计如下对比实验：

实验 序号	氯化镁固体中氯元素含量/%	温度/℃	粉碎方式/	催化效果/g·g^-1
1	70.97	20	滚动球磨	3.9×10^4
2	74.45	20	滚动球磨	5.0×10^4
3	74.45	20	振动球磨	5.9×10^4
4		100	振动球磨

（注：催化效果用单位时间内每克催化剂得到产品的质量来表示）
（6）表中=                    ；
（7）从实验1、2可以得出的结论是：                                                       ；
（8）设计实验2、3的目的是：                                                    。

为探究Na、Mg、Al的金属活动性顺序，某课外小组同学进行了如下实验：
他们记录的实验现象有：

实验 现象

①剧烈反应，迅速生成大量的气体。 ②浮在水面上，熔成小球，不断游动，小球渐小最终消失，溶液变红。 ③反应不剧烈，产生无色气体。 ④有气体产生，溶液变成红色。

请帮助该小组同学补充下列实验报告中的内容。
(1)在下表中填写与实验相对应的实验现象序号：

实验	1	2	3	4
实验现象

(2)写出钠与水反应的化学方程式___________________________________。
(3)实验结论是______________________________________。
(4)用原子结构理论对上述实验结论进行解释：同周期元素从左至右，原子的电子层数相同，核电荷数逐渐增多，原子半径逐渐_________，原子核对电子的引力逐渐增强，失电子能力逐渐_________，因此_________逐渐减弱。

实验室通过简单的“试管实验”，即可探索元素的金属性、非金属性的强弱，请你选用下列试剂，根据实验要求完成下表。

实验方案（只要求填写选用试剂）	①	②
填试剂序号	填试剂序号
实验现象	一支试管中有白色沉淀，另一支试管中先生成白色沉淀，后白色沉淀消失
有关反应的离子方程式
结论	金属性：Mg＞Al	非金属性：

试剂：①镁条、②铝条、③氯水、④AlCl₃溶液、⑤MgCl₂溶液、⑥NaBr溶液、⑦氢硫酸、⑧水、⑨NaOH溶液

已知非金属单质硫（S）是淡黄色固体粉末，难溶于水。为了验证氯元素的非金属性比硫元素的非金属性强，某化学实验小组设计了如下实验，请回答下列问题：

（1）装置A的分液漏斗中盛装的试剂是           ，烧瓶中加入的试剂是         。
（2）画出虚线框内的实验装置图，并注明所加试剂，说明装置的作用                。
（3）装置B中盛放的试剂是    （选填下列所给试剂的代码），
A．Na₂S溶液    B．Na₂SO₃溶液    C．Na₂SO₄溶液
化学反应方程式是              。
（4）还有哪些事实能够说明氯元素的非金属性比硫元素的非金属性强（试举一例）。          

四种短周期元素A、B、C、D的性质或结构信息如下：
信息① 原子半径大小：A>B>C>D
信息② 四种元素之间形成的某三种分子的比例模型及部分性质：

请根据上述信息回答下列问题。
（1）B元素在周期表中的位置         ，请写出BC₂分子的电子式           。
（2）A所在周期中，E元素的单质还原性最强，F元素的某些盐类常用作净水剂。E单质与甲反应有化合物X生成。请写出以下两个反应的离子方程式。
①A元素的单质与物质甲发生的反应                。
②F、C两种元素组成的化合物Y可作为高温结构陶瓷材料，X与Y两种化合物在溶液中发生的反应          。
（3）物质丁的元素组成和甲相同，丁分子具有18电子结构。向盛有一定浓度丁溶液的试管中，逐滴加入用少量稀硫酸酸化的硫酸亚铁溶液。滴加过程中的现象是：
①浅绿色溶液变成深棕黄色，②有少量气泡出现（经验证是氧气），片刻后反应变得剧烈，并放出较多热量，继续滴加溶液，静置一段时间，③试管中出现红褐色。向其中再滴入稀硫酸，红褐色变为黄色。请用化学方程式或离子方程式①、②、③中加点的字。
①                      ②                       ③                      。

A—F六种元素中，除C外其他均为短周期元素，它们的原子结构或性质如下表所示：

元素	结构或性质
A	原子最外层电子数是内层电子总数的1/5
B	形成化合物种类最多的元素，其单质为固体
C	生活中常见的金属，它有两种常见的氯化物，且相对分子质量相差35.5
D	地壳中含量最多的元素
E	与D同主族
F	与E同周期，且最外层电子数等于电子层数

请回答下列问题：
（1）A在元素周期表中的位置是          ；A与E形成的化合物的电子式是             。
（2）C的某种氯化物的浓溶液可以腐蚀印刷电路板上的金属铜，此反应的离子方程式是                                         。
（3）B的单质与D的氢化物在一定条件下反应生成BD和另一产物的化学方程式是                                       。
（4）F的盐酸盐水溶液呈酸性，原因是                         （用离子方程式表示）；F的单质与C、D形成的相对分子质量为160的化合物在一定条件下反应的化学方程式是                       。
（5）A与F形成的合金是重要的工业材料。某同学仅使用天平和下图所示的装置，粗略测定某些数据即可求出该合金中A元素的含量。（装置中因空气质量引起的误差忽略不计）

①实验需要测定三个物理量：合金的质量m以及a和b。
a是                                 ；
b是                                  。
②合金中A元素的质量分数是                    （用含m、a、b的式子表示）。

已知A、B、C、D、E是短周期中的5种元素，它们的原子序数依次增大。A在周期表中原子半径最小，B原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，D元素与A元素同主族。E元素与C元素同主族；E的单质为黄色晶体，易溶于二硫化碳。
①画出A的阴离子的结构示意图                     。
②C的单质和D的单质在点燃条件下反应生成化合物X，该反应的化学方程式为          
                                        。将产物加入滴有酚酞的水中，观察到的现象为
                                                                  。
③将9gB单质在足量的C单质中燃烧，所得气体通入1L1.0mol·L^-1NaOH溶液中，完全吸收后，溶液中存在的离子按浓度由大到小的排列顺序是                                    
                                      。
④将E的单质在足量的C的单质中燃烧，所得主要气体为Y。将Y通入X中，X与Y可能发生的反应的化学方程式有                                                            
                                               。

)X、Y和W为原子序数依次递增的短周期元素，X和Y同主族，Y和W的气态氢化物具有相同的电子数，一般情况下X的单质只有氧化性。
(1)写出实验室制取W₂反应的离子方程式　                              。
(2)某小组设计如图所示的装置图(图中夹持和加热装置略去)，分别研究YX₂和W₂的性质。

①分别通入YX₂和W₂，在装置A中观察到的现象是否相同(填“相同”或“不相同”)　     　；若装置D中装的是铁粉，当通入W₂时D中观察到的现象为　           　；若装置D中装的是五氧化二钒，当通入YX₂时，打开K通入适量X₂，化学反应方程式为　                   　；
②若装置B中装有5.0mL 1.0×10^－3mol/L的碘水，当通入足量W₂完全反应后，转移了5.0×10^－5mol电子，则该反应的化学方程式为　                       　。
(3)某同学将足量的YX₂通入一支装有氯化钡溶液的试管，未见沉淀生成，向该试管中加入过量(填字母)　             ，可以看到白色沉淀生成。

A．氨水	B．稀盐酸
C．稀硝酸	D．氯化钙

(4)若由元素Y和X组成－2价酸根Z，Z中Y和X的质量比为Y∶X＝4∶3，当W₂与含Z的溶液完全反应后，有浅黄色沉淀产生，取上层清液加入氯化钡溶液，有白色沉淀产生。写出W₂与Z的溶液完全反应产生浅黄色沉淀的离子方程式　                        

下表是元素周期表的一部分，回答下列有关问题：

（1）写出下列元素符号：①________，⑥________，⑦________
（2）画出原子的结构示意图：④__________，⑧__________
（3）元素⑦与元素⑧相比，非金属性较强的是       （用元素符号表示），下列表述中能证明这一事实的是（  ）
a．常温下⑦的单质和⑧的单质状态不同
b．⑧的氢化物比⑦的氢化物稳定
c．一定条件下⑦和⑧的单质都能与氢氧化钠溶液反应
（4）第三周期(除稀有气体元素)中原子半径最大的元素是     （填序号），跟它同周   期原子半径最小的元素是    （填序号），它们可以形成       （填离子或共价）化合物，用电子式表示其形成过程下：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　                                 
（5）已知某元素原子最外层电子数是其次外层电子数的2倍，该元素可以与⑧形成一种AB₄型的化合物，该化合物是（填分子式）        分子的空间构型为：　　　　　   

（共9分）某研究性学习小组设计了一组实验验证元素周期律。
（Ⅰ）为了用实验的方法验证镁和铝的金属性强弱，学生甲和学生乙分别设计了两种不同的方法：
方案一：学生甲用水作试剂，比较镁和铝与水反应的情况
方案二：学生乙用稀盐酸作试剂，比较镁和铝与稀盐酸反应的情况
回答下列问题：
（1）以上两实验方案实验现象较为明显的是方案             。
（2）学生乙在实验中取了一段黑色的镁带，投入稀盐酸中，现象不十分明显，请分析原因                                                      。
（3）学生内另辟蹊径，不用镁、铝的单质，而用镁、铝的可溶盐及一些其它化学试剂，进行实验也得出正确的结论，简述学生丙用的是什么方法？

（Ⅱ）学生丁设计了下图装置以验证氮、碳、硅元素的非金属性强弱。他设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸，常温下可与铜反应；B是块状固体；打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到白色沉淀生成。
（1）A写出所选用物质的化学式：
A：                      ，
B：                      。
（2）写出烧杯中发生反应的离子方程式：                         。

氢气、纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料已应用到社会生活和高科技领域。
⑴已知短周期金属元素A和B，其单质单位质量的燃烧热大，可用作燃料。其原子的第一至第四电离能如下表所示：

电离能(kJ/mol)	I1	I2	I3	I4
A	899.5	1757.1	14848.7	21006.6
B	738	1451	7733	10540

①根据上述数据分析， B在周期表中位于        区，其最高价应为            ；
②若某同学将B原子的基态外围电子排布式写成了ns¹np¹，违反了           原理；
③B元素的第一电离能大于Al，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
⑵氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C₆₀可用作储氢材料。
①已知金刚石中的C－C的键长为154.45pm，C₆₀中C－C键长为145~140pm，有同学据此认为C₆₀的熔点高于金刚石，你认为是否正确并阐述理由                  。
②C₆₀分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳原子最外层都满足8电子相对稳定结构，则C₆₀分子中σ键与π键的数目之比为       。