高中化学常见气体制备原理及装置选择试题

Ⅰ、亚硝酸钠在漂白、电镀等方面应用广泛。现在木炭、浓硝酸、水和铜为原料生成的一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠的装置如图所示(部分夹持装置略)。

已知：①3NaNO₂+3HCl═3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O
②酸性条件下，NO或NO₂^-都能与MnO₄^-反应生成NO₃^-和Mn²⁺；
完成下列填空：
（1）写出a仪器的名称__________________；
（2）为避免B中逸出的气体中混有的杂质气体与Na₂O₂反应，应在B、C装置间增加一个装置，则该装置中盛放的药品名称为__________________；
（3）写出NO与Na₂O₂在常温下生成NaNO₂的化学反应方程式_________________；当该反应中转移0.1mole^-时，理论上吸收标准状况下NO的体积为__________________；
（4）D装置中发生反应的离子方程式为__________________。
Ⅱ、焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验：

实验一 焦亚硫酸钠的制取
采用如图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na₂S₂O₅．装置Ⅱ中有Na₂S₂O₅晶体析出，发生的反应为：Na₂SO₃+SO₂═Na₂S₂O₅
（1）装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为___________________；
（2）要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体，可采取的分离方法是_______________；
（3）装置Ⅲ用于处理尾气，可选用的最合理装置(夹时仪器已略去)为____________(填序号)；

实验二 葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定
（4）葡萄酒常用Na₂S₂O₅作抗氧化剂．测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO₂计算)的方案如下：

(已知：滴定时反应的化学方程式为SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI)
在上述实验过程中，若有部分HI被空气氧化，则测定结果__________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验，所用仪器如下图：

（1）连接上述仪器的正确顺序（填各接口处的字母）：E接       ；       接       ；        接       ；
       接        。
（2）装置中，饱和食盐水的作用是                             ；NaOH溶液的作用是                           。
（3）化学实验中常用湿润的淀粉—KI试纸检验是否有Cl₂产生。如果有Cl₂产生，可观察到                   ，
（4）写出下列化学反应的方程式：
①气体发生装置中进行的反应：                                                      
②NaOH溶液中发生的反应：                                                                 
（5）KMnO₄的氧化性比MnO₂强得多，实验室可以用KMnO₄固体和浓盐酸反应制取氯气，反应方程式如下：
2KMnO₄+16HCl (浓)= 2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O。
①请用“双线桥”标出电子转移的方向和数目：
2KMnO₄+16HCl (浓)= 2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O。
②该反应中被氧化和未被氧化的盐酸的物质的量之比是               ，如果将20ml 12mol·L^－1的浓盐酸与足量KMnO₄充分反应，实际能收集到的氯气在标准状况下的体积将                    。

A．≥1.68L

B．＞1.68L

C．≤1.68L

D．＜1.68L

下列装置所示的实验中，能达到实验目的的是（     ）

可用图示装置制取少量乙酸乙酯。已知乙酸乙酯的沸点低于乙醇。请填空：

（1）试管a中需加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2mL，正确的加入顺序及操作是                       。
（2）为防止a中的液体在实验时发生暴沸，在加热前应采取的措施是                        。
（3）实验中加热试管a的目的是：
①                                               ；
②                                                。
（4）试管b中加有饱和Na₂CO₃溶液，其作用是                                。
（5）试管b中导气管不伸入液面下的原因是                           。

ClO₂与Cl₂的氧化性相近，常温下均为气体，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过图1装置（夹持装置略）对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。

（1）仪器C的名称是：___________。安装F中导管时，应选用图2中的：___________。（填“a”或“b”）
（2）打开B的活塞，A中氯酸钠和稀盐酸混和产生Cl₂和ClO₂，写出反应化学方程式：___________；为使ClO₂在D中被稳定剂充分吸收，可采取的措施是：___________。
（3）关闭B的活塞，ClO₂在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO₂，此时F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是：_________________。
（4）已知在酸性条件下NaClO₂可发生反应生成NaCl并释放出ClO₂，该反应的离子方程式为：___________，在ClO₂释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是：______________。
（5）已吸收ClO₂气体的稳定剂Ⅰ和Ⅱ，加酸后释放ClO₂的浓度随时间的变化如图3所示，若将其用于水果保鲜，你认为效果较好的稳定剂的原因是 _____________________。

二氧化氯（ClO₂，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，回答下列问題：
（1）KClO₃可以和草酸（H₂C₂O₄）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO₂，还生成CO₂和KHSO₄等物质。写出该反应的化学方程式      。
（2）实验室用NH₄Cl、盐酸、NaClO₂(亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO₂：
①电解时发生反应的化学方程式为                         。
②溶液X中大量存在的阴离子有__________。
③除去ClO₂中的NH₃可选用的试剂是       (填标号)。
a．水 b．碱石灰C．浓硫酸 d．饱和食盐水
（3）用下图装置可以测定混合气中ClO₂的含量：

Ⅰ．在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50 mL水溶解后，再加入 3 mL稀硫酸：
Ⅱ．在玻璃液封装置中加入水.使液面没过玻璃液封管的管口；
Ⅲ．将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；
Ⅳ．将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中：
Ⅴ．用0.1000 mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液
（I₂+2S₂O₃^2-＝2I^－+S₄O₆^2－)，指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中：
①锥形瓶内ClO₂与碘化钾反应的离子方程式为                       。
②玻璃液封装置的作用是               。
③V中滴定至终点的现象是              。
④测得混合气中ClO₂的质量为           g.。

下图所示是用于气体制备、干燥、性质验证、尾气处理的部分仪器装置（加热及夹持固定装置均已略去）。请根据下列要求回答问题。

（1）若锥形瓶中盛装Na₂O₂固体，分液漏斗中盛装浓氨水，慢慢打开分液漏斗的活塞：
① 锥形瓶内产生的气体主要有（写化学式）                 。
② 用产生的气体做氨的催化氧化实验，各仪器装置按气流方向从左到右连接顺序是（填字母）（  ）→（  ）→（  ）→E 
③试管B中的现象为             ，反应方程式为                       。
（2）若锥形瓶中盛装锌片，分液漏斗中盛装稀硫酸，当仪器连接顺序为A→C→B→B→D时，两次使用B装置，其中所盛的药品依次是CuO、无水CuSO₄粉末。
①此实验的目的是                                             ，
D装置的作用是                                             。
②为了使B中CuO反应充分，在不改变现有药品的条件下，可采取的方法有                     。（写出一种即可）
③加热前必须进行的操作是                                    。

某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)，设计了如下流程：

下列说法不正确的是（  ）

A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉

B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al^3+转化为Al(OH)3，进入固体2

C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解

D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O

某学习小组利用下列装置进行 CO₂与饱和 Na₂CO₃溶液反应制备 NaHCO₃。

（1）选取必要的实验装置，正确的连接顺序为                    (填序号)。
（2）为确定制得的固体样品是纯净的 NaHCO₃，小组同学提出下列实验方案：
甲方案：将样品溶液与饱和澄清石灰水反应，观察现象。
乙方案：将样品溶液与 BaCl₂溶液反应，观察现象。
丙方案：测定 pH 法。
丁方案：热重分析法。
①判定甲方案             (填“可行”或“不可行”)。
②为判定乙方案的可行性，某同学用 NaHCO₃分析纯配制的溶液，与 BaCl₂溶液等体积混合进行实验，结果如下。

(i)此实验已可说明乙方案是不可行的。请结合以下数据，并通过计算说明产生浑浊的原因。答：__________________________________________________________。
[已知：0.1mol·L^-1NaHCO₃溶液电离出的 c(CO₃^2-) 为0.0011mol·L^-1，Ksp(BaCO₃)=5.1×10^-9]
(ii)产生浑浊的离子方程式_______________________________________。
③使用 pH 计测定的丙方案是______________________________________________。 
④进行丁方案实验，得到不同升温速率下的热重曲线如下图。

(i)样品的纯度为_________________。
(ii)升温速率对实验结果______________(填“有较大”、“有较小”或“没有”)影响。

某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃，不考虑其他杂质) 制取七水合硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O) ，设计了如下流程：

下列说法不正确的是 (  )

A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉

B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al^3+转化为Al(OH)3，进入固体2

C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解

D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O

铝元素在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂)中，工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如图1．

（1）在滤液A中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性．
①检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为______________________(注明试剂、现象)；
②由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为：边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、___________、_________、洗涤；
（2）新型铝空气电池具有比能量大、质量轻、无毒和危险性等优点．Al电极易被NaOH溶液腐蚀，这是该电池目前未能推广使用的原因之一，电极被腐蚀的离子方程式为
（3）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命．图3为铝材表面处理的一种方法
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，原理是___________________________(用离子方程式表示)．为将碱洗槽液中铝元素以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的___________
a．NH₃         b．CO₂        c．NaOH      d．HNO₃
②以铝材为阳极，在H₂SO₄溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，则阳极电极反应为______________；取少量废电解液，加入NaHCO₃，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是______________．(用离子方程式表示)。

铁及其化合物有重要用途，如聚合硫酸铁[]是一种新型高效的水处理混凝剂，而高铁酸钾(其中铁的化合价为+6)是一种重要的杀菌消毒剂，某课题小组设计如下方案制备上述两种产品：

请回答下列问题：
（1）若A为H₂O(g)，写出反应方程式___________________________；
（2）若B为NaClO₃与稀硫酸，写出其氧化Fe²⁺的离子方程式(还原产物为Cl^-)_________________；
（3）若C为KNO₃和KOH的混合物，写出其与Fe₂O₃加热共融制得高铁酸钾(K₂FeO₄)的化学方程式，并配平：
□Fe₂O₃+□KNO₃+□KOH→□ ________ +□KNO₂+□ ______
（4）为测定溶液Ⅰ中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00mL溶液Ⅰ于带塞锥形瓶中，加入足量H₂O₂，调节pH＜3，加热除去过量H₂O₂；加入过量KI充分反应后，再用0.1000mol・L^-1Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL．
已知：2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂； I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₄^2-
①滴定选用的指示剂及滴定终点观察到的现象__________________________；
②溶液Ⅰ中铁元素的总含量为__________ g・L^-1．若滴定前溶液中H₂O₂没有除尽，所测定的铁元素的含量将会________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的流程图：

已知：①4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
②Na₂CO₃+Al₂O₃2NaAlO₂+CO₂↑；
③Cr₂CO₇^2-+H₂O2CrO₄^2-+2H⁺
根据题意回答下列问题：
（1）固体X中主要含有______________（填写化学式）；要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，应该使用_____________________（填写仪器或试剂名称）；
（2）酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5，其目的是_____________________；
（3）操作Ⅲ有多步组成，获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、________、过滤、_______、干燥；
（4）如表是相关物质的溶解度数据，操作III发生反应的化学方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl→K₂Cr₂O₇+2NaCl，该反应在溶液中能发生的理由是_____________________；

物质	KCl	NaCl	K2Cr2O7	Na2Cr2O7
溶解度（g/100g水）	0℃	28	35.7	4.7	163
40℃	40.1	36.4	26.3	215
80℃	51.3	38	73	376

（5）副产品Y主要含氢氧化铝，还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质，精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是称取ng样品，加入过量________（填写试剂）、溶解、过滤、再质量分数为________（填写试剂）、…灼烧、冷却、称量，得干燥固体mg．计算祥品中氢氧化铝的________(用含m、n的代数式表示）。

硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)又名大苏打、海波，可用于照相业作定影剂，也可用于纸浆漂白作脱氯剂等。实验室常以硫化钠(Na₂S)为原料制取Na₂S₂O₃。
实验项目I：工业级硫化钠的纯化。
本实验对Na₂S的纯度要求较高，利用图1所示的装置将工业级的Na₂S提纯。

已知：Na₂S常温下微溶于酒精，加热时溶解度迅速增大，杂质不溶于酒精。提纯步骤依次为：
① 将已称量好的工业Na₂S放入圆底烧瓶中，并加入一定质量的酒精和少量水；
② 按图1所示连接仪器，水浴加热；冷凝管的作用是                             。
向冷凝管中通入冷却水的方向是从             口进水(填“a”或“b”)。
③ 待烧瓶中固体不再减少时，停止加热，将烧瓶取下，趁热过滤，除去不溶物；
④ 将滤液转移至烧杯中，冷却结晶，过滤；
⑤ 将所得固体用少量            (填试剂名称)洗涤，干燥后得到Na₂S·9H₂O晶体。
实验项目II：硫代硫酸钠的制备。
制备步骤依次为：
① 称取一定质量的硫化钠晶体和碳酸钠固体，溶于水，转移至三颈瓶中；
② 按图2所示连接仪器，并在各仪器中加入相应的试剂，打开分液漏斗的活塞，使反应生成的气体较均匀地通入三颈瓶中，并用电磁搅拌器不断搅拌；仪器A的名称为             。
写出三颈瓶中发生的反应的化学方程式：                            。
③ 随着气体的通入，逐渐有浅黄色的硫析出，继续通入气体至溶液pH接近7，停止通入气体，取下三颈烧瓶，过滤；实验过程中若未及时停止通入气体可能产生的后果为                        。
④ 将滤液置于蒸发皿中加热，待             时，停止加热，冷却，过滤，即得Na₂S₂O₃·5H₂O晶体。

下图是实验室制取气体的装置，其中发生装置相同，干燥和集气装置有两套，分别用图1和图2表示。下列选项中正确的是

选项	发生装置中的药品	干燥和集气装置
A	氧化钙和浓氨水	图1
B	大理石和稀盐酸	图1
C	铜和稀硝酸	图2
D	电石和饱和食盐水	图2