高中化学常见气体制备原理及装置选择试题

下图是产生和收集气体的实验装置，该装置最适合于

A．用浓盐酸和MnO2反应制取Cl2

B．用浓硫酸与Na2SO3反应制取SO2

C．用H2O2溶液和MnO2反应制取O2

D．用NH4Cl浓溶液和Ca(OH)2浓溶液反应制取NH3

已知孔雀石的主要成分为Cu₂(OH)₂CO₃，还含少量FeO、SiO₂。现以孔雀石为原料制备CuSO₄·5H₂O。
 
（1）实验步骤中试剂①最佳选择             （填代号）；
a．H₂O₂       b．Cl₂       c．KMnO₄       d．HNO₃
请写出其对应的离子方程式                                 。
（2）溶液B中加入CuO作用是                              。
（3）由溶液C获得CuSO₄·5H₂O晶体，需要经___________、____________和过滤。
（4）25 ℃，Fe(OH)₃的K_sp＝1×10^-38，若要将溶液中的Fe³⁺沉淀完全，必需调节溶液pH＞          。
（5）实验室用惰性电极电解500ml的CuSO₄溶液一段时间后，撤去电源，若加入0.2mol Cu(OH)₂恰好使电解液恢复到原来状态，则电解过程中转移电子的物质的量为__________mol，原CuSO₄溶液的物质的量浓度为________mol·L^－1。

如图所示排气法收集气体，从导管口a端通入可收集的气体是：

A．SO2

B．H2

C．NO

D．N2

三氯化磷（）和三氯氧磷（POCl₃）是两种遇水会强烈水解的物质。PCl₃是合成药物的重要化工原料；POCl₃用于制取染料中间体，有机合成的氯化剂、催化剂和阻燃剂，还常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。
I.白磷和Cl₂化合制PCl₃
已知白磷与少量Cl₂反应生成PCl₃，与过量Cl₂反应生成PCl₅；PCl₃遇O₂会生成POCl₃；POCl₃能溶于PCl₃。实验室制取PCl₃的装置示意图和有关数据如下：

实验过程中要加入白磷、通入CO₂、通入Cl₂、加热，实验时具体的操作顺序是：打开K₂，使体系中充满CO₂，再加入白磷，打开K₁，通入氯气，再加热。
（1）干燥管中碱石灰的作用是_______________。
（2）PCl₃强烈水解的产物是H₃PO₃和HCl，PC1₃遇水所得溶液中除OH^-之外其它离子的浓度由大到小的顺序是____________________（己知亚磷酸H₃PO₃是二元弱酸：H₃PO₃H⁺+ H₂PO₃^-，H₂PO₃^-H⁺+HPO₃^2-）。
（3）实验制得的粗产品中常含有POCl₃、PC1₅等，PC1₅先用白磷除去后，再用____________方法除去PC1₃中的POCl₃制备纯净的PCl₃。
A．萃取            B．过滤           C．蒸馏            D．蒸发结晶
II.氯化水解法生产POC1₃
主要反应是：PC1₃+C1₂+H₂O=POC1₃+2HCl，流程如下：

（1）若将0.01mol POCl₃加到水中水解，再与含2.4gNaOH的溶液混合充分反应，并配成1L的溶液，取出少量的溶液于试管中，再向其中逐滴加入0.010mol/L的AgNO₃溶液，则先产生的沉淀是_____________[已知Ksp(Ag₃PO₄)=1.4×10^-16，Ksp(AgCl)=1.8×10^-10]。
（2）通过下列方法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量，实验步骤如下：
A．取ag产品于锥形瓶中，加入足量NaOH 溶液，再加稀硝酸至酸性。
B．向锥形瓶中加入0.1000 mol/L的AgNO₃溶液40.00mL，使Cl^-完全沉淀。
C．向其中加入2mL硝基苯，用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖。
D．加入指示剂，用cmol/LNH₄SCN溶液滴定过量Ag⁺至终点，记下所用体积bmL。
己知：AgSCN是白色沉淀，Ksp(AgSCN)=2×10^-12
①滴定选用的指示剂是_____________(填字母序号)，滴定终点的现象为_________________。
A．FeCl₂     B．NH₄Fe(SO₄)₂     C．淀粉          D．甲基橙
②实验过程中加入硝基苯的目的是覆盖氯化银，防止沉淀转化生成AgSCN而导致数据不准确。如无此操作，所测Cl元素含量将会______________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
③根据上面实验数据计算三氯氧磷产品中Cl元素的含量为______________。

Ⅰ.某课外活动小组为了检验浓硫酸与木炭在加热条件下反应产生的SO₂和CO₂气体，设计了如图所示实验装置，a、b、c为止水夹，B是用于储气的气囊，D中放有用I₂和淀粉的蓝色溶液浸湿的脱脂棉。

请回答下列问题
（1）对于易燃、易爆、有毒的化学物质，往往会在其包装上面贴上危险警告标签。浓硫酸的危险警告标签是                  。

（2）装置A中发生反应的化学方程式为_______________________。
（3）此实验成败的关键在于控制反应产生气体的速率不能过快，因此设计了虚框部分的装置，则正确的操作顺序是_________________（用操作编号填写）
①向A装置中加入浓硫酸，加热，使A中产生的气体进入气囊B，当气囊中充入一定量气体时，停止加热；
②待装置A冷却，且气囊B的体积不再变化后，关闭止水夹a，打开止水夹b，慢慢挤压气囊，使气囊B中气体慢慢进入装置C中，待达到实验目的后，关闭止水夹b；
③打开止水夹a和c，关闭止水夹b；
（4）实验时，装置C中的现象为______________________________；
（5）当D中产生____________现象时，可以说明使E中澄清石灰水变浑浊的是CO₂，而不是SO₂；写出D中发生反应的化学方程式，并标出电子转移方向和数目______________。
Ⅱ． Cu与浓硫酸反应可得硫酸铜溶液。某学习小组将铜屑放入一定浓度的硫酸中，加热并不断鼓入空气也可得硫酸铜溶液，其反应原理为2Cu＋O₂＋2H₂SO₄="=" 2CuSO₄＋2H₂O。现欲将12.8g铜完全溶解，加蒸馏水后得200 mL溶液。计算：
（6）参加反应的氧气在标准状况下的体积是___________ L。（不必写计算过程）
（7）所得硫酸铜溶液的物质的量浓度是___________ mol/L（不必写计算过程）

在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。 应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”，并收集纯净干燥的气体。请回答该实验中的问题。

（1）写出该反应的化学方程式           ；干燥剂是_________（写名称）。
（2）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是            ；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，其作用是                。
（3）试管中收集气体是          (写化学式)，如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行            。在虚线框内画出收集该气体的装置图。（限选仪器：试管、玻璃导管、水槽）
（4）反应后得到黑色固体，主要成分是Fe₃O₄，还含有少量Fe和FeO；限选以下试剂：稀HNO₃、稀HCl、KSCN溶液、氯水、CuSO₄溶液；
设计实验方案检验所得固体中含有Fe₃O₄，写出实验步骤和实验现象_____________。
‚证明固体中含有没完全反应的Fe____________________________。

根据题目要求填空：
（1）硫、氮的氧化物是主要的大气污染物，对大气的影响之一是导致酸雨。用化学方程式表示NO₂形成酸雨的原因：             ，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为                。
（2）实验室常用的几种气体发生装置如图A、B、C所示：

实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用B装置，反应的化学方程式是______________；如果用C装置，通常使用的药品是______________（写名称）；
‚下图是某学生设计收集氨气的几种装置，其中可行的是______________。

ƒ若用A装置与D装置相连制取并收集X气体，则X可能   是下列气体中的_____________
A.CO₂       B.NO         C.Cl₂          D.H₂
写出A装置中反应的离子方程式_______________。
（3）氢化钠（NaH）是一种还原性极强的物质，广泛应用于工业生产。
氢化钠（NaH）中Na元素的化合价为+1，在高温下氢化钠（NaH）可将四氯化钛(TiCl₄)还原成金属钛，该反应的化学方程式为                       。
‚NaH能与水剧烈反应：NaH＋H₂O===NaOH＋H₂↑，NaH与液氨(NH₃)也有类似反应，该反应的化学方程式为_________________________。
如果有12g NaH参加此反应，则转移电子的物质的量为________mol
（4）用SiHCl₃与过量H₂反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置均已略去)：

SiHCl₃遇水剧烈反应生成H₂SiO₃、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：_____________；H₂还原SiHCl₃过程中若混入O₂，可能引起的后果是___________；

已知侯氏制碱的主要反应原理：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl，利用下列装置制取碳酸氢钠粗品，实验装置正确且能达到实验目的的是

A．用装置甲制取氨气	B．用装置乙制取二氧化碳
C．用装置丙制取碳酸氢钠	D．用装置丁分离碳酸氢钠与母液

湿法炼锌为现代炼锌的主要方法，下列是以硫化锌精矿为原料制备单质锌的工业流程。

（1）烟气不能直接排放，可用于制取一种常见的强酸，该强酸为__________ 。
（2）浸出液以硫酸锌为主，还含有Fe ³⁺、Fe ²⁺、A1 ³⁺、Cu ²⁺、Cd ²⁺、C1^一等杂质，会影响锌的电解，必须除去。净化过程如下：
① 在酸性条件下，用H₂O₂将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，离子方程式为_________________。
② 将浸出液的pH调节为5.5左右，使Fe³⁺、A1³⁺形成沉淀而除去，可选用的最佳试剂为__________(填字母)

A．NaOH

B．NH3·H2O

C．ZnOH

D．H2SO4

③ 用Zn除去Cu²⁺和Cd²⁺
④ 用Ag₂SO₄除去Cl^一，发生的离子方程式为，__________________。
（3）用两支惰性电极插入500 mL硫酸锌溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，锌在_________极析出，其质量为_________ mg。

苯甲酸是一种重要的化工原料。实验室合成苯甲酸的原理、有关数据及装置示意图如下:

草酸(H₂C₂O₄)为易溶于水的固体
某学习小组在实验室制备、分离、提纯苯甲酸,并测定所得样品的纯度，步骤如下：
一、制备苯甲酸
在三颈瓶中加人2.7mL甲苯、100mL水和2~3片碎瓷片，开动电动搅拌器，a中通入流动水，在石棉网上加热至沸腾，然后分批加入8.5g高锰酸钾，继续搅拌约4~5h，直到甲苯层几乎近于消失、回流液不再出现油珠，停止加热和搅拌，静置。
二、分离提纯
在反应混合物中加入一定量草酸充分反应，过滤、洗涤，将滤液放在冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化，苯甲酸全部析出后减压过滤，将沉淀物用少量冷水洗涤，挤压去水分后放在沸水浴上干燥，得到粗产品。
三、测定纯度
称取mg产品，配成100mL乙醇溶液，移取25.00mL溶液于锥形瓶，滴加2~3滴酚酞，然后用标准浓度KOH溶液滴定。
请回答下列问题:
（1）装置a的名称是____________,其作用为______________________。
（2）甲苯被高锰酸钾氧化的原理为:
,
请完成并配平该化学方程式。
（3）分离提纯过程中加人的草酸是一种二元弱酸,反应过程中有酸式盐和无色气体生成。加入草酸的作用是_______,请用离子方程式表示反应原理_________________________。
（4）产品减压过滤时用冷水洗涤的原因是________________________。
（5）选用下列__________操作,可以将粗产品进一步提纯。(选填字母)

A．溶于水后过滤

B．溶于乙醇后蒸馏

C．用甲苯萃取后分液

D．升华

（6）测定纯度步骤中,滴定终点溶液的颜色变化是______________。若m=1.200g,滴定时用去0.1200mol· L^－1标准KOH溶液20.00mL,则所得产品中苯甲酸的质量分数为_______________。

工业上，向500—600℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁(氯化铁遇水能反应)；向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行试验。

回答下列问题：
（1）检验该装置气密性的方法                      。
（2） 制取无水氯化铁的实验中，A中反应的化学方程式为：
MnO₂+4HCl(浓)  MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑
该反应的氧化剂为           ，氧化产物为           。
生成标况下11.2L Cl₂时，转移的电子数为                 。
（3）制取无水氯化亚铁的实验中，装置A用来制取            。
（4）该装置制取氯化铁时，存在两点明显缺陷，分别是                   ；

氯化亚铜（CuCl）广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl是白色固体，难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以硫化铜精矿为原料生产CuCl的工艺过程如下：

回答下列问题：
（1）CuS精矿经250 ℃低温焙烧后生成CuO，步骤②中主要反应的离子方程式是              。
（2）步骤③先加NaCl、通入SO₂时无沉淀，加水稀释就产生大量白色沉淀，其原因是                。
（3）步骤⑤包括用pH＝2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_______（写名称）；步骤⑥醇洗的作用是                     。
（4）已知25℃，101 kPa时：S(s)＋O₂(g)==SO₂(g)   ∆H＝-296.8 kJ/mol
2Cu(s)＋O₂(g)==2CuO(s) ∆H＝-314.6 kJ/mol
Cu(s)＋S(s)==CuS(s) ∆H＝-53.1 kJ/mol
步骤①中CuS与O₂反应的热化学方程式是                       。
（5）CuS晶胞结构如图所示，其中含有硫原子的数目是            。

（6）假设上述①～③步反应完全转化，④～⑦步操作共损失产品3.5%，反应生成的硫酸全部被循环利用，则生产100 kg 96.5%的CuCl（M_r＝99.0）产品，除循环利用之外，需要处理的尾气中含SO₂                m³（标准状况）。

实验室用图示装置制备KClO溶液，再与KOH、Fe(NO₃)₃溶液反应制备高效净水剂K₂FeO₄。
【查阅资料】Cl₂与KOH溶液在20℃以下反应生成KClO，在较高温度下则生成KClO₃；K₂FeO₄易溶于水、微溶于浓KOH溶液，在0℃～5℃的强碱性溶液中较稳定。
【制备KClO及K₂FeO₄】
（1）仪器a的名称：                ，装置C中三颈瓶置于冰水浴中的目的是             。
（2）装置B吸收的气体是            ，装置D的作用是                。
（3）C中得到足量KClO后，将三颈瓶上的导管取下，依次加入KOH溶液、Fe(NO₃)₃溶液，水浴控制反应温度为25℃，搅拌1.5 h，溶液变为紫红色（含K₂FeO₄），该反应的离子方程式为           。再加入饱和KOH溶液，析出紫黑色晶体，过滤，得到K₂FeO₄粗产品。
（4）K₂FeO₄粗产品含有Fe(OH)₃、KCl等杂质，其提纯步骤为：
①将一定量的K₂FeO₄粗产品溶于冷的3 mol/LKOH溶液中，②             ，③            ，
④搅拌、静置、过滤，用乙醇洗涤2～3次，⑤在真空干燥箱中干燥。
【测定产品纯度】
（5）称取提纯后的K₂FeO₄样品0.2100 g于烧杯中，加入强碱性亚铬酸盐溶液，反应后再加稀硫酸调节溶液呈强酸性，配成250 mL溶液，取出25.00 mL放入锥形瓶，用0.01000 mol/L的(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液滴定至终点，重复操作2次，平均消耗(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液30.00 mL。涉及主要反应为：Cr(OH)₄^-＋FeO₄^2-==Fe(OH)₃↓＋CrO₄^2-＋OH^-，Cr₂O₄^2-＋6Fe²⁺＋14H⁺==6Fe³⁺＋2Cr³⁺＋7H₂O，则该K₂FeO₄样品的纯度为           。

焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）为白色或黄色结晶粉末或小结晶。其性质活泼，具有强还原性，在食品加工中作防腐剂、漂白剂、疏松剂。某实验小组拟采用如图1装置（实验前已除尽装置内的空气）来制取焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）．
（1）装置I是用亚硫酸钠固体和浓硫酸制备二氧化硫气体，该装置中反应的化学方程式  为                       ．如果想控制反应速度，如图2中可选用的发生装置是            （填写字母）．
（2）工业上为减少SO₂的排放，常采取的措施有：将煤转化为清洁气体燃料。已知：
H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(g) H₌ -241．8KJ/mol   C(s)+1/2O₂(g)=CO(g) H₌ -110．5KJ/mol
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式                   
(3)洗涤含SO₂的烟气，以下物质可作洗涤剂的是        （填编号）
a．Ca(OH)₂  b．Na₂CO₃    c．CaCl₂   d．NaHSO₃
（4）装置Ⅱ中发生反应的化学方程式为：2 NaHSO₃=Na₂S₂O₅+ H₂O当有Na₂S₂O₅晶体析出，要获得已析出的晶体可采取的分离方法是                 ；某同学需要420mL0.1mol/L焦亚硫酸钠溶液来研究其性质，配制时需称量焦亚硫酸钠的质量为               ；配制时除用到托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒等仪器外，还必须用到的玻璃仪器是                ．
（5）装置Ⅲ用于处理尾气，可选用如图3的最合理装置（夹持仪器已略去）为         （填序号）．

（6）工业制备焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）的过程如图：

已知：反应Ⅱ包含2NaHSO₃Na₂S₂O₅＋H₂O等多步反应。
①实验室制取氨气的化学方程式：                             。
②“灼烧”时发生反应的化学方程式：                         。
③已知Na₂S₂O₅与稀硫酸反应放出SO₂，其离子方程式为：                         。
④副产品X的化学式是：             ；可循环利用的物质是：__________________。
⑤为了减少产品Na₂S₂O₅中杂质含量，需控制反应Ⅱ中气体与固体的物质的量之比约为        。

氯化亚铜(CuCl)广泛用于有机合成、气体吸收、冶金、医药化工等行业。
（1）．工业上氯化亚铜可由下列反应制备：
2CuSO₄+ Na₂SO₃ + 2NaCl + Na₂CO₃® 2CuCl ↓+ 3Na₂SO₄ + CO₂↑。制备过程中需要20% 的CuSO₄溶液，配制100g 该CuSO₄溶液需要胆矾           g，需要水          g。
（2）．实验室可用如下方法制备少量CuCl：取10mL 0.2mol/L CuCl₂溶液，加入0.128g铜屑和36.5%的浓盐酸(密度为1.2g/mL)3mL，在密闭容器中加热，充分反应后，得到无色溶液A；将溶液A全部倾入水中，可得到白色的氯化亚铜沉淀。
已知溶液A中只含氢离子和两种阴离子(不考虑水的电离)，其中，n(H⁺)=0.036mol、n(Cl^–)=0.032mol。请通过分析和计算，确定溶液A中另一阴离子的化学式和物质的量。
（3）．由CO₂、O₂、CO、N₂组成的混合气体1.008L，测得其密度为1.429g/L，将该气体依次通过足量的30%KOH溶液、氯化亚铜氨溶液(可完全吸收O₂和CO) (假定每一步反应都能进行完全)，使上述液体分别增加0.44g、0.44g(体积和密度均在标准状况下测定)。
①该混合气体的摩尔质量是        g/mol；混合气体中n(CO₂): n(CO和N₂) =        。
列式计算：
②混合气体中CO的质量是多少？
③最后剩余气体的体积是多少？