高中化学常见气体制备原理及装置选择试题

某化学课外活动小组用浓盐酸、MnO₂共热制Cl₂，并用Cl₂和Ca(OH)₂反应制少量漂白粉，现已知反应2Cl₂＋2Ca(OH)₂=Ca(ClO)₂＋CaCl₂＋2H₂O，正反应为放热反应，温度稍高即发生副反应6Cl₂＋
6Ca(OH)₂=5CaCl₂＋Ca(ClO₃)₂＋6H₂O。甲、乙、丙三人分别设计三个实验装置，如下图所示。

（1）请指出三个装置各处的缺点或错误（如没有可不填）
甲：_______________________________________________________；
乙：_______________________________________________________；
丙：_______________________________________________________。
（2）图甲由A、B两部分组成，乙由C、D、E三部分组成，丙由F、G组成，从上述甲、乙、丙三套装置中选出合理的部分（按气流从左到右的方向）组装一套较完善的实验装置（填所选部分的编号） ___________________________________。
（3）实验中若用12mol·L^－1的浓盐酸100mL与足量的MnO₂反应，最终生成Ca（ClO）₂的物质的量总是小于0.15mol，其可能的主要原因是（假定各步反应均无反应物损耗且无副反应发生） _______________________________________________________。

拟用如图所示装置制取表中的四种干燥、纯净的气体（图中铁架台、铁夹、加热及气体收集装置均已略去；必要时可以加热；a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂）。

气体	a	b	c	d
C2H4	乙醇	浓H2SO4	NaOH溶液	浓H2SO4
Cl2	浓盐酸	MnO2	NaOH溶液	浓H2SO4
NH3	饱和NH4Cl溶液	消石灰	H2O	固体NaOH
NO	稀HNO3	铜屑	H2O	P2O5

（1）上述方法中可以得到干燥、纯净的气体是____________________。
（2）指出不能用上述方法制取的气体，并说明理由。
①气体__________，理由是____________________。
②气体__________，理由是____________________。
③气体__________，理由是____________________。

3位同学设计了下列3个实验方案以验证某无色气体中既含有SO₂，又含有CO₂。
方案1：将无色气体通入酸性KMnO₄溶液，KMnO₄溶液褪色，反应后气体通入石灰水，石灰水变浑浊。即可证原无色气体中含有SO₂，又含有CO₂。
方案2：将无色气体通入溴水，溴水褪色又应后气体通入石灰水，石灰水变浑浊，证明原无色气体中既含有 SO₂，又含有CO₂。
方案3：将无色气体通入品红试液后再依次通入酸化KMnO₄溶液、品红溶液，最后通入澄清的石灰水。结果品红试液褪色、KMnO₄溶液颜色变浅品红试液不褪色，石灰水变浑浊，证明原无色气体既含有SO₂，又含有CO₂。
试回答上述3个方案中，能证明原无色气体中既有SO₂，又有CO₂的方案是：               简述其理由是                   。

现有H₂SO₄、BaCl₂、K₂CO₃、FeSO₄和氯水五种溶液，有如图1所示的相互反应，图中每条连线两端的物质可以发生反应。下列判断不合理的是（  ）

A．X一定为H2SO4

B．Y一定为K2CO3

C．Z可能为氯水

D．M、N必定各为BaCl2、FeSO4中的一种

某化学研究性学习小组讨论Fe³⁺和SO₃^2-之间发生怎样的反应，提出了两种可能：一是发生氧化还原反应：2Fe³⁺+ SO₃^2-+H₂O=2Fe³⁺ + SO₄^2-+2H⁺；二是发生双水解反应2Fe³⁺+3SO₃^2-+6H₂0=2Fe（OH）₃（胶体）+3H₂SO₃。为了证明是哪一种反应发生，同学们设计并实施了下列实验，请填写下列空白：
实验Ⅰ、学生选择的实验用品：Na₂SO₃浓溶液、BaCl₂稀溶液、稀盐酸；试管若干、胶头滴管若干，从选择的药品分析，作者设计这个实验的目的是                       。
实验Ⅱ、取5mL FeCl₃浓溶液于试管中，逐滴加入NaSO₃浓溶液，观察到溶液颜色由黄色变为红棕色，无气泡产生，无沉淀生成，继续加入Na₂SO₃浓溶液至过量，溶液颜色加深，最终变为红褐色。这种红褐色液体是               。向红褐色液体中逐滴加入稀盐酸至过量，可以观察到的现象是               。将溶液分成两等份，其中一份加入KSCN溶液，溶液变为血红色，反应的离子方程式为                 。另一份中加入BaCl₂稀溶液，有少量白色沉淀生成，产生该白色沉淀的离子方程式是                    。
实验Ⅲ、换用稀释的FeCl₃和Na₂SO₃溶液重复实验Ⅱ，产生的现象完全相同。
由上述实验得出的结论是                                               。
若在FeCl₃浓溶液中加入Na₂CO₃浓溶液，观察到红褐色沉淀并且产生无色气体，该反应的化学方程式是                                                             。
从形式上看，Na₂CO₃和Na₂SO₃相似，但是从上述实验中可以看到，二者的水溶液于氯化铁溶液反应的现象差别很大，分析其原因可能是：
①                                                              ；
②                                                             。

根据硫化氢气体的实验室制法和性质完成下列填空。


1.若用启普发生器制取硫化氢气体，则制取气体的原料可选用。
   a．稀硫酸与硫化亚铁            b．稀硝酸与硫化亚铁
   c．稀硫酸与硫化钠              d．稀盐酸与硫化亚铁
2.现要组装一套可以控制硫化氢气体产生速率的装置，请在下图中选择合适的仪器；（填编号）。

3.如右图，在一个充满氧气的集气瓶中加入少量品红稀硫溶液，点燃硫化氢气体。在火焰自动熄灭后，停止通入气体，瓶内可观察的现象是。
4.在上述集气瓶中继续通入硫化氢气体，振荡，发生反应的化学方程式为：  反应过程中，溶液的（填"变大"、"变小"或"不变"）。
5.点燃不纯的硫化氢气体可能会发生爆炸，为了防止意外，可连接一个安全装置。下图的装置能起到此作用的是_。

6.已知硫化氢气体在空气中的体积分数为4.3%～45.5%时会发生爆炸。当硫化氢气体在空气中的体积分数为30%时，其爆炸产物是_。

重晶石填料的生产工艺流程为：

（1）在该流程中，为加快“漂白”速度，采取的措施有                           。
（2）硫酸起到了“漂白”的作用。请写出硫酸直接起到该作用时的化学方程式：
                                                                            。
（3）铝粉也起到了“漂白”的作用。你认为，铝粉是如何起到该作用的？
                                                                            。
（4）有同学认为，既然两次水洗，那么铝粉的作用就不大。你的解释是：
                                                                            。
（5）煅烧的主要目的是                                                    。
（6）将煅烧后的固体磨细，使用的是加有刚玉（氧化铝）球的振动磨。这说明刚玉具有很高的                                                   。

①电解池中电极反应的方程式是
阴极：                      ，阳极：                      。
②写出生成氯酸钾的离子方程式，并标明电子转移的方向和数目                   。
第二种，无隔膜电解热的氯化钠水溶液，然后用电解后溶液中的一种产物与等物质的量的氯化钾水溶液混合制得氯酸钾。
③第二种方法中制得氯酸钾的化学方程式是                                 ，该反应能够进行的原因是                                                         。
④已知下列各物质的价格如下表：

物质	NaCl	KCl	NaClO3	KClO3	KOH
价格（元/50kg）	500	1900	4200	26000	10600

从经济效益分析，上述方法中的第     种方法更好，理由是                        
                                                                             。

5 Fe²⁺ +5C₂O₄^2—+3MnO₄^—+24H⁺="=5" Fe³⁺ +10CO₂↑+3Mn²⁺+12H₂O
实验方案设计为：
①将准确称量的a g草酸亚铁样品置于250mL锥形瓶内，加入适量2 mol/L的H₂SO₄溶液，使样品溶解，加热至70℃左右，立即用浓度为0.02000 mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至终点，记下滴定管内液面读数为b mL
②向上述滴定混合液中加入适量的Zn粉和过量的2 mol/L的H₂SO₄溶液，煮沸5—8min，经检验溶液合格后，继续用0.02000 mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至终点，记下滴定管内液面读数为c mL
③                                    。
④数据处理。
请回答下列问题：
（1）上述实验方案中的步骤③是                                         。
（2）洁净的滴定管在滴定前必须进行的操作是：
Ⅰ、检验活塞是否漏水。
Ⅱ、                                                                  。
Ⅲ、加入高锰酸钾标准溶液，赶走尖嘴部位的气泡，调节起始读数。
（3）步骤②中检验溶液是否合格的操作是：取1滴煮沸后的溶液滴入装有         溶液的试管中，如            ，则说明溶液合格。
（4）某小组的一次测定数据记录如下：

a/g	起始读数/mL	b/mL	c/mL
0.1970	0.00	31.30	42.40

根据数据计算0.1970g 样品中：n（Fe²⁺）==        ； n（C₂O₄^2—）==        ；
FeC₂O₄的质量分数为              （精确到0.01%）

阿司匹林(乙酰水杨酸)是由水杨酸和乙酸酐合成的：
 ＋ (CH₃CO)₂O        ＋ CH₃COOH
(水杨酸)         (乙酸酐)             (阿司匹林)
在生成乙酰水杨酸的同时，水杨酸分子间也能发生聚合反应，生成少量聚合物(副产物)。合成乙酰水杨酸的实验步骤如下：
①向150mL干燥锥形瓶中加入2.0g水杨酸、5mL乙酸酐（密度1.08g/ml）和5滴浓硫酸，振荡，待
其溶解后，控制温度在85～90℃条件下反应5～10min。然后冷却，即有乙酰水杨酸晶体析出。
②减压过滤，用滤液淋洗锥形瓶，直至所有晶体被收集到布氏漏斗中。抽滤时用少量冷水洗涤晶体几次，
继续抽滤，尽量将溶剂抽干。然后将粗产品转移至表面皿上，在空气中风干。
③将粗产品置于100mL烧杯中，搅拌并缓慢加入25mL饱和碳酸氢钠溶液，加完后继续搅拌2～3分钟，直到没有二氧化碳气体产生为止。过滤，用5～10mL蒸馏水洗涤沉淀，合并滤液于烧杯中，不断搅拌，慢慢加入15mL4mol/L盐酸，将烧杯置于冷水中冷却，即有晶体析出。抽滤，用冷水洗涤晶体1～2次，再抽干水分，即得产品（纯净物）1.9克。
请回答下列问题：
(1) 第①步中，要控制反应温度在85～90℃，应采用_________ 加热方法。用这种加热方法需要的玻璃仪器有                                        
(2) 在第②步中，用冷水洗涤晶体，其目的是                                    
(3) 第③步中，加入碳酸氢钠的作用是                                          
加入盐酸的作用是                                                        
(4) 如何检验产品中是否混有水杨酸？                                          
（5）试计算本次合成阿司匹林的产率为          （保留二位有效数字）

顺丁烯二酸二甲酯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于涂料，油漆，杀虫剂尤其是在水处理剂等方面。下面是利用石油产品M合成顺丁烯二酸二甲酯的部分过程

中间产物A                       顺丁烯二酸二甲酯

（1）已知烃M的相对分子质量为78，分子内含碳量为92.3％，所有C—H键和碳碳键类型相同，化合物M的化学式为                                                                    
（2）检验中间产物A含有的官能团为                                                 (填名称)    
（3）在上述生产的产品中得到是顺丁烯二酸二甲酯粗品（纯度≤90%），检验顺丁烯二酸二甲酯化学纯（纯度≥98.5%）和粗产品的方法                                                  
(4)写出由中间产物A合成顺丁烯二酸二甲酯的方程式                                         
（5）中间产物A和足量的H₂反应后，可得有机物B（C₄H₁₀O₄），写出B属于酯类的可能结构简式      
                                                           

CuO可用作颜料、玻璃磨光剂、有机合成催化剂等。以下是用铜粉氧化法生产CuO的流程图：

回答下列问题：
（1）写出溶解过程中的离子方程式_____________________________________。
（2）1∶1的H₂SO₄是用1体积98% H₂SO₄与1体积水混合而成。配制该硫酸溶液所需的玻璃仪器除玻璃棒外，还需要______________、________________。
（3）该工艺会产生一定量的酸性气体，该气体是______________（写分子式），应加以回收处理。
（4）已知Cu₂O是一种碱性氧化物；在酸性溶液中，Cu⁺的稳定性比Cu²⁺差（2Cu⁺Cu+Cu²⁺）。请你设计一个简单的实验检验焙烧后固体(假设只含铜的氧化物)中是否含有Cu₂O。                                                                                             
                                                                         。
（5）不考虑生产中的损耗，要计算铜粉中Cu的含量，需要测定的数据是_______________和________________________（用文字表示）。

硫酸亚铁铵的化学式为(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O，商品名为莫尔盐。可由硫酸亚铁与硫酸铵反应生成硫酸亚铁铵，一般硫酸亚铁盐在空气中易被氧化，而形成莫尔盐后就比较稳定了。三种盐的溶解度（单位为g/100g水）如下表：

温度／℃	10	20	30	40	50	70
(NH4)2SO4	73.0	75.4	78.0	81.0	84.5	91.9
FeSO4·7H2O	40.0	48.0	60.0	73.3	－	－
(NH4)2SO4•FeSO4•6H2O	17.2	26.4	33.0	46.0	—	—

（一）  实验室制取少量莫尔盐的流程如下：

试回答下列问题：
(1)步骤1中加入10％Na₂CO₃溶液的主要作用是除去铁屑表面的油污，简述其除去油污的原理                                                              
(2)将(NH₄)₂SO₄与FeSO₄混合后加热、浓缩，停止加热的时机                        
(3)步骤4中析出的晶体不含(NH₄)₂SO₄和FeSO₄的原因是                     ，理论上制得的莫尔盐的质量为         。
（二）称取两份质量均为1.96g的该硫酸亚铁铵，制成溶液。用未知浓度的KMnO₄酸性溶液进行滴定。
(1)滴定时，将KMnO₄酸性溶液装在_______（填“酸式”或“碱式”）滴定管。试写出该滴定过程中的离子方程式：___                                            __；
(2)判断该反应到达滴定终点的现象为                                     ；
(3)假设到达滴定终点时，用去V mL KMnO₄酸性溶液，则该KMnO₄酸性溶液的浓度为         mol/L

重晶石矿的主要成分为硫酸钡，纯净的硫酸钡才能供医用作“钡餐”，在对某些内脏器官进行X射线透视时服用。硫化钡是可溶于水的盐。讨论用重晶石矿制硫酸钡，设计流程如下：
 （1）写出步骤①的化学反应方程式            ，该反应产生的气体具有            、            等用途。
（2）为进行②反应先要分离出硫化钡溶液，采用的方法是                  。在此之前要在溶液中滴入少量Ba（OH）₂溶液，其作用是            。
（3）若B物质在该生产过程中可循环使用，则③反应的化学方程式是：                        。
（4）有人提出②反应产生了有臭有毒的气体，可采用改变反应物的方法使无该气体产生，则②反应的化学方程式是：                                 。此时若要B物质还能循环使用，则C为            （写化学式）。
（5）BaSO₄是因为具有            、            等性质而可用作“钡餐”的。

过氧化氢是一种无色透明的无毒液体，是重要无机化工产品。试探究下列问题

（1）过氧化氢最适合贴上的一个标签是              。

A               B               C                D

 
（2）过氧化氢的制备方法很多，下列方法中原子利用率最高的是：            。
A． BaO ₂ + H₂SO ₄ ="==" BaSO₄ ↓ + H₂O₂
B． 2NH₄HSO₄ (NH₄)₂S₂O₈ + H₂↑，
然后水解 (NH₄)₂S₂O₈ + 2H₂O =2NH₄HSO₄ + H₂O₂。
C．CH₃CHOHCH₃+O₂→CH₃COCH₃+H₂O₂
D．乙基蒽醌法：
（3）碱性氢氧燃料电池工作时可产生过氧化氢（见下左图），正极含碳（Carbon）的质量大小对产生过氧化氢的浓度（concentration）有影响（其影响曲线如下右图）。
     
下列说法正确的有             。
A．开始时速率均较慢，说明电极有一个活化的过程
B．一段时间后，速率又再次平缓，说明生成与分解逐渐趋向平衡
C．正极室流出液经酸化后可分离出过氧化氢
D．正极含碳的质量以0.2g适宜
（4）过氧化氢作为一种绿色氧化剂有广泛应用，请写出下列反应的化学方程式：
①在过氧化氢作用下，铜与稀硫酸制硫酸铜：                       。
②用Ti-Si分子筛作催化剂，甲苯被过氧化氢氧化为间-甲苯酚：            。