题目内容
Ⅰ、某化学研究性学习小组为探究元素性质的变化规律，设计了如下实验：
（1）甲同学欲比较N、C、Si的非金属性强弱，设计了图1所示的实验装置，其设计的依据是
；但该装置存在缺陷，请指出 ．
（2）乙同学设计了如图2装置验证元素性质递变规律．A、B、C处分别是蘸有NaBr溶液的棉花、湿润的淀粉KI试纸、湿润的红纸．乙同学可能观察到的现象A． ；B． ；C． ．从环保角度考虑，该装置有明显不足，请指出提出改进建议 ．
Ⅱ、另一化学研究性学习小组在实验室条件下用以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定．已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）．
步骤一：电解精制：
电解时，粗铜应与电源的 极相连．阴极上的电极反应式为 ．
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：
（1）阳极泥的综合利用：稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请写出该步反应的离子方程式： ．
残渣含有极少量的黄金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到了一些有关金的信息：
请根据以上信息简要解释溶解阳极泥不用王水的原因
（2）滤液含量的测定：以下是该小组探究滤液的一个实验流程．
则100mL滤液中Cu2+的浓度为 mol．L-1，Fe2+的浓度为 mol．L-1．
（1）甲同学欲比较N、C、Si的非金属性强弱，设计了图1所示的实验装置，其设计的依据是
（2）乙同学设计了如图2装置验证元素性质递变规律．A、B、C处分别是蘸有NaBr溶液的棉花、湿润的淀粉KI试纸、湿润的红纸．乙同学可能观察到的现象A．
Ⅱ、另一化学研究性学习小组在实验室条件下用以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定．已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）．
步骤一：电解精制：
电解时，粗铜应与电源的
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：
（1）阳极泥的综合利用：稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请写出该步反应的离子方程式：
残渣含有极少量的黄金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到了一些有关金的信息：
| 序号 | 反应 | 平衡常数 |
| 1 | Au+6HNO3?Au（NO3）3+3NO2↑+3H2O | ≤1 |
| 2 | Au3++4Cl-?Au4Cl4- | ≥1 |
（2）滤液含量的测定：以下是该小组探究滤液的一个实验流程．
则100mL滤液中Cu2+的浓度为
考点：性质实验方案的设计,元素周期律的作用,电解原理
专题：实验设计题,电化学专题
分析：（1）甲同学欲比较N、C、Si的非金属性强弱，由图1所示的实验装置可知，发生强酸制取弱酸的反应，最高价氧化物的水化物酸性越强，对应非金属的非金属性越强；
（2）浓盐酸和高锰酸钾反应生成具有强氧化性的氯气，能分别与NaBr、KI发生氧化还原反应生成溴和碘单质，氯水具有漂白性，氯气有毒，不能直接排放到空气中；
步骤一：电解精炼铜时，精铜做阴极，粗铜作阳极，阴极上是铜离子得电子；
步骤二：（1）金属银可以和硝酸反应得到硝酸银以及水和一氧化氮；金离子可以和氯离子之间发生反应，形成稳定的AuCl4-离子，可以根据化学平衡移动原理来解释；
（2）根据化学反应原理结合原子守恒的思想来计算回答．
（2）浓盐酸和高锰酸钾反应生成具有强氧化性的氯气，能分别与NaBr、KI发生氧化还原反应生成溴和碘单质，氯水具有漂白性，氯气有毒，不能直接排放到空气中；
步骤一：电解精炼铜时，精铜做阴极，粗铜作阳极，阴极上是铜离子得电子；
步骤二：（1）金属银可以和硝酸反应得到硝酸银以及水和一氧化氮；金离子可以和氯离子之间发生反应，形成稳定的AuCl4-离子，可以根据化学平衡移动原理来解释；
（2）根据化学反应原理结合原子守恒的思想来计算回答．
解答：
解：（1）因为较强的酸，可以制备较弱的酸．而非金属性越强，最高价氧化物的水化物的酸性就越强．所以可利用硝酸和碳酸盐反应生成CO2，将CO2通入到硅酸盐溶液中生成硅酸沉淀即可以完成实验，该装置存在缺陷是因为硝酸具有挥发性，干扰碳酸与硅酸酸性的比较，为了排除硝酸的干扰，需要用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2气体中混有的硝酸，
故答案为：元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水合物酸性越强；缺少在B、C之间连接一个装有饱和碳酸氢钠的洗气瓶；
（2）因为活泼的非金属单质可以将比它不活泼的非金属元素从其盐溶液中给置换出来，高锰酸钾将浓盐酸氧化生成氯气，氯气将溴化钠中的溴离子氧化产生单质溴，则A处白色变成黄色或橙黄色，产生的单质溴可以氧化碘化钾中的碘离子生成单质碘，B处碘遇淀粉显蓝色，氯水具有漂白性，C处湿润的红纸褪色，因为卤素单质均有毒，所以需要进行尾气处理，防止污染空气，
故答案为：白色变成黄色或橙黄色；变蓝色；红纸褪色；尾气排入空气污染环境，应在试管口处放一团浸有氢氧化钠溶液的棉花；
步骤一：在电解精炼铜时，阳极反应是金属锌、铁、镍等先失电子，阴极上是铜离子得电子产生铜，精铜做阴极，粗铜作阳极，故答案为：正；Cu2++2e=Cu；
步骤二：（1）金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水，即3Ag+4H++NO3-=3Ag++NO↑+2H2O；根据表中的信息，Au+6HNO3（浓）=Au（NO3）3+3NO2↑+3H2O，并且Au3++4Cl-=AuCl4-，在王水中，含有浓硝酸和浓盐酸，浓盐酸含有大量氯离子，Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子，使反应2平衡向右移动，则金溶于王水中，故答案为：3Ag+4H++NO3-=3Ag++NO↑+2H2O；浓盐酸含有大量氯离子，Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子，使反应2平衡向右移动，则金溶于王水中；
（2）Ⅳ、100mL的滤液中含有亚铁离子、铜离子、锌离子，当加入足量的金属Fe以后，会将金属铜全部置换出来，所以生成的3.2g金属是Cu，所以铜离子的浓度c=
=
=0.5 mol/L，故答案为：0.5；
Ⅴ、亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，在空气中更易被氧化为氢氧化铁，受热分解生成的氧化铁的质量是4.8g，根据原子守恒，亚铁离子的物质的量是：
×2=0.06mol，所以亚铁离子的浓度c=
=
=0.6mol/L，故答案为；0.6．
故答案为：元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水合物酸性越强；缺少在B、C之间连接一个装有饱和碳酸氢钠的洗气瓶；
（2）因为活泼的非金属单质可以将比它不活泼的非金属元素从其盐溶液中给置换出来，高锰酸钾将浓盐酸氧化生成氯气，氯气将溴化钠中的溴离子氧化产生单质溴，则A处白色变成黄色或橙黄色，产生的单质溴可以氧化碘化钾中的碘离子生成单质碘，B处碘遇淀粉显蓝色，氯水具有漂白性，C处湿润的红纸褪色，因为卤素单质均有毒，所以需要进行尾气处理，防止污染空气，
故答案为：白色变成黄色或橙黄色；变蓝色；红纸褪色；尾气排入空气污染环境，应在试管口处放一团浸有氢氧化钠溶液的棉花；
步骤一：在电解精炼铜时，阳极反应是金属锌、铁、镍等先失电子，阴极上是铜离子得电子产生铜，精铜做阴极，粗铜作阳极，故答案为：正；Cu2++2e=Cu；
步骤二：（1）金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水，即3Ag+4H++NO3-=3Ag++NO↑+2H2O；根据表中的信息，Au+6HNO3（浓）=Au（NO3）3+3NO2↑+3H2O，并且Au3++4Cl-=AuCl4-，在王水中，含有浓硝酸和浓盐酸，浓盐酸含有大量氯离子，Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子，使反应2平衡向右移动，则金溶于王水中，故答案为：3Ag+4H++NO3-=3Ag++NO↑+2H2O；浓盐酸含有大量氯离子，Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子，使反应2平衡向右移动，则金溶于王水中；
（2）Ⅳ、100mL的滤液中含有亚铁离子、铜离子、锌离子，当加入足量的金属Fe以后，会将金属铜全部置换出来，所以生成的3.2g金属是Cu，所以铜离子的浓度c=
| n |
| V |
| 0.05mol |
| 0.1L |
Ⅴ、亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，在空气中更易被氧化为氢氧化铁，受热分解生成的氧化铁的质量是4.8g，根据原子守恒，亚铁离子的物质的量是：
| 4.8g |
| 160g/mol |
| n |
| V |
| 0.06mol |
| 0.1L |
点评：本题考查元素金属性、非金属性强弱的实验设计及有关电解精炼铜、化学平衡移动原理以及物质的含量的测定的综合知识，为高频考点，注意把握比较金属性、非金属性的角度及氧化还原反应，把握实验方法设计与装置的综合分析，题目难度中等．
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