Question

Ⅰ、某化學研究性學習小組為探究元素性質(zhì)的變化規(guī)律，設(shè)計了如下實驗：
（1）甲同學欲比較N、C、Si的非金屬性強弱，設(shè)計了圖1所示的實驗裝置，其設(shè)計的依據(jù)是

 

；但該裝置存在缺陷，請指出

 

．
（2）乙同學設(shè)計了如圖2裝置驗證元素性質(zhì)遞變規(guī)律．A、B、C處分別是蘸有NaBr溶液的棉花、濕潤的淀粉KI試紙、濕潤的紅紙．乙同學可能觀察到的現(xiàn)象A．

 

；B．

 

；C．

 

．從環(huán)保角度考慮，該裝置有明顯不足，請指出提出改進建議

 

．

Ⅱ、另一化學研究性學習小組在實驗室條件下用以硫酸銅溶液為電解液，用電解的方法實現(xiàn)了粗銅的提純，并對陽極泥和電解液中金屬進行回收和含量測定．已知粗銅中含有少量的鋅、鐵、銀、金等金屬和少量礦物雜質(zhì)（與酸不反應(yīng)）．
步驟一：電解精制：
電解時，粗銅應(yīng)與電源的

 

極相連．陰極上的電極反應(yīng)式為

 

．
步驟二：電解完成后，該小組同學按以下流程對電解液進行處理：

（1）陽極泥的綜合利用：稀硝酸處理陽極泥得到硝酸銀稀溶液，請寫出該步反應(yīng)的離子方程式：

 

．
殘渣含有極少量的黃金，如何回收金，他們查閱了有關(guān)資料，了解到了一些有關(guān)金的信息：

序號	反應(yīng)	平衡常數(shù)
1	Au+6HNO3?Au（NO3）3+3NO2↑+3H2O	≤1
2	Au3++4Cl-?Au4Cl4-	≥1

請根據(jù)以上信息簡要解釋溶解陽極泥不用王水的原因

 

（2）濾液含量的測定：以下是該小組探究濾液的一個實驗流程．

則100mL濾液中Cu²⁺的濃度為

 

mol．L^-1，F(xiàn)e²⁺的濃度為

 

mol．L^-1．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計,元素周期律的作用,電解原理

專題：實驗設(shè)計題,電化學專題

分析：（1）甲同學欲比較N、C、Si的非金屬性強弱，由圖1所示的實驗裝置可知，發(fā)生強酸制取弱酸的反應(yīng)，最高價氧化物的水化物酸性越強，對應(yīng)非金屬的非金屬性越強；
（2）濃鹽酸和高錳酸鉀反應(yīng)生成具有強氧化性的氯氣，能分別與NaBr、KI發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成溴和碘單質(zhì)，氯水具有漂白性，氯氣有毒，不能直接排放到空氣中；
步驟一：電解精煉銅時，精銅做陰極，粗銅作陽極，陰極上是銅離子得電子；
步驟二：（1）金屬銀可以和硝酸反應(yīng)得到硝酸銀以及水和一氧化氮；金離子可以和氯離子之間發(fā)生反應(yīng)，形成穩(wěn)定的AuCl₄^-離子，可以根據(jù)化學平衡移動原理來解釋；
（2）根據(jù)化學反應(yīng)原理結(jié)合原子守恒的思想來計算回答．

解答： 解：（1）因為較強的酸，可以制備較弱的酸．而非金屬性越強，最高價氧化物的水化物的酸性就越強．所以可利用硝酸和碳酸鹽反應(yīng)生成CO₂，將CO₂通入到硅酸鹽溶液中生成硅酸沉淀即可以完成實驗，該裝置存在缺陷是因為硝酸具有揮發(fā)性，干擾碳酸與硅酸酸性的比較，為了排除硝酸的干擾，需要用飽和碳酸氫鈉溶液除去CO₂氣體中混有的硝酸，
故答案為：元素的非金屬性越強，其最高價氧化物的水合物酸性越強；缺少在B、C之間連接一個裝有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶；
（2）因為活潑的非金屬單質(zhì)可以將比它不活潑的非金屬元素從其鹽溶液中給置換出來，高錳酸鉀將濃鹽酸氧化生成氯氣，氯氣將溴化鈉中的溴離子氧化產(chǎn)生單質(zhì)溴，則A處白色變成黃色或橙黃色，產(chǎn)生的單質(zhì)溴可以氧化碘化鉀中的碘離子生成單質(zhì)碘，B處碘遇淀粉顯藍色，氯水具有漂白性，C處濕潤的紅紙褪色，因為鹵素單質(zhì)均有毒，所以需要進行尾氣處理，防止污染空氣，
故答案為：白色變成黃色或橙黃色；變藍色；紅紙褪色；尾氣排入空氣污染環(huán)境，應(yīng)在試管口處放一團浸有氫氧化鈉溶液的棉花；
步驟一：在電解精煉銅時，陽極反應(yīng)是金屬鋅、鐵、鎳等先失電子，陰極上是銅離子得電子產(chǎn)生銅，精銅做陰極，粗銅作陽極，故答案為：正；Cu²⁺+2e=Cu；
步驟二：（1）金屬銀可以和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銀、一氧化氮和水，即3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O；根據(jù)表中的信息，Au+6HNO₃（濃）=Au（NO₃）₃+3NO₂↑+3H₂O，并且Au³⁺+4Cl^-=AuCl₄^-，在王水中，含有濃硝酸和濃鹽酸，濃鹽酸含有大量氯離子，Au³⁺離子與氯離子形成穩(wěn)定的AuCl₄^-離子，使反應(yīng)2平衡向右移動，則金溶于王水中，故答案為：3Ag+4H⁺+NO₃^-=3Ag⁺+NO↑+2H₂O；濃鹽酸含有大量氯離子，Au³⁺離子與氯離子形成穩(wěn)定的AuCl₄^-離子，使反應(yīng)2平衡向右移動，則金溶于王水中；
（2）Ⅳ、100mL的濾液中含有亞鐵離子、銅離子、鋅離子，當加入足量的金屬Fe以后，會將金屬銅全部置換出來，所以生成的3.2g金屬是Cu，所以銅離子的濃度c=

n

V

=

0.05mol

0.1L

=0.5 mol/L，故答案為：0.5；
Ⅴ、亞鐵離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，在空氣中更易被氧化為氫氧化鐵，受熱分解生成的氧化鐵的質(zhì)量是4.8g，根據(jù)原子守恒，亞鐵離子的物質(zhì)的量是：

4.8g

160g/mol

×2=0.06mol，所以亞鐵離子的濃度c=

n

V

=

0.06mol

0.1L

=0.6mol/L，故答案為；0.6．

點評：本題考查元素金屬性、非金屬性強弱的實驗設(shè)計及有關(guān)電解精煉銅、化學平衡移動原理以及物質(zhì)的含量的測定的綜合知識，為高頻考點，注意把握比較金屬性、非金屬性的角度及氧化還原反應(yīng)，把握實驗方法設(shè)計與裝置的綜合分析，題目難度中等．