高中化学常见气体制备原理及装置选择试题

明矾石经处理后得到明矾[KAl(SO₄)₂·12H₂O]。从明矾制备Al、K₂SO₄和H₂SO₄的工艺过程如下所示：

焙烧明矾的化学方程式为：4KAl(SO₄)₂·12H₂O＋3S2K₂SO₄＋2Al₂O₃＋9SO₂↑＋48H₂O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是                       。
（2）从水浸后的滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是                           。
（3）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂，该电池反应的化学方程式是                           。

纳米材料二氧化钛（TiO₂）具有很高的化学活性，可做性能优良的催化剂。
（1）工业上二氧化钛的制备方法是：
Ⅰ．将干燥后的金红石（主要成分是TiO₂，主要杂质是SiO₂）与碳粉混合放入氯化炉中，在高温下通入Cl₂反应，制得混有SiCl₄杂质的TiCl₄．
Ⅱ．将SiCl₄分离，得到纯净的TiCl₄．
Ⅲ．向TiCl₄中加水，加热，水解得到沉淀TiO₂•xH₂O．
Ⅳ．将TiO₂•xH₂O高温分解得到TiO₂．

资料卡片
物质	熔点	沸点
SiCl4	-70℃	57.6℃
TiCl4	-25℃	136.5℃

①据资料卡片中信息判断，TiCl₄与SiCl₄在常温下的状态是_____；分离二者所采取的操作名称是____。
②Ⅲ中反应的化学方程式是________。
③如在实验室中完成步骤IV，应将TiO₂•xH₂O放在_____（填字母序号图 1）中加热。

（2）据报道：“生态马路”是在铺设时加入一定量的TiO₂，TiO₂受太阳光照射后，产生的电子被空气或  水中的氧获得，生成H₂O₂．H₂O₂能清除路面空气中的C_xH_y、CO等，其主要是利用了H₂O₂的__________（填“氧化性”或“还原性”）。
（3）图2是某研究小组用下列装置模拟“生态马路”的部分原理（夹持装置已略去）．
①缓慢通入22.4L（已折算成标准状况）CO气体和足量空气，最终测得NaOH溶液增重11g，则CO  的转化率为________。
②实验①中，当CO气体全部通入后，还要再通一会儿空气，其目的是________。

焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)是常用的食品抗氧化剂之一。
某化学研究小组采用下图装置(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，需要用到的玻璃仪器有                    。
装置III用于处理尾气，可选用的合理装置(夹持仪器已略去)为              (填序号)。

现将0.5mol Na₂S₂O₅溶解于水配成1L溶液，该溶液pH=4.5。溶液中部分微粒浓度随溶液酸碱性变化如图。

（3）写出Na₂S₂O₅溶解于水的化学方程式                                  ；
当溶液pH小于1后，溶液中H₂SO₃的浓度减小，其原因可能是                        。
（4）葡萄酒常用Na₂S₂O₅做抗氧化剂。1.90g Na₂S₂O₅最多能还原         mLO₂(标准状况)。
（5）检验Na₂S₂O₅晶体在空气中已被氧化的实验方案是                          。

ClO₂与Cl₂的氧化性相近，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过下图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D的名称是        。安装F中导管时，应选用上图2中的     （填a或b）。
（2）打开B的活塞，A中发生反应：2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O。为使ClO₂在D中被稳定剂充分吸收，向A中滴加稀盐酸的速度宜       （填“快”或“慢”）。
（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和稳定剂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是       （填稳定剂Ⅰ或稳定剂Ⅱ），原因是          。

下图是实验室制取Cl₂并以Cl₂为原料进行特定反应的实验：

（1）A为氯气发生装置，写出反应的化学方程式________________________。
（2）实验开始先点燃A处的酒精灯，打开旋塞K，让Cl₂充满整个装置，再点燃D处的酒精灯。Cl₂通过C瓶后进入D，D装置内盛有碳粉，发生氧化还原反应，生成CO₂和HCl，写出D装置中反应的化学方程式              _____；装置C的作用是          。
（3）E处石蕊试液的现象是_______________；
（4）若将E处溶液改为石灰水，反应过程的现象是_____________________________。
A．有白色沉淀生成     B．无白色沉淀生成   C．先生成白色沉淀，然后沉淀消失
（5）D处反应完毕后，关闭旋塞K，移去酒精灯，由于余热的作用，A处仍有少量Cl₂产生，此时B中的现象是________________，B的作用是________________。

某化学研究性学习小组拟利用下列装置和药品进行四氯化锡的制备。供选择的药品：4.8gSn、浓HCl、稀HCl、浓H₂SO₄、MnO₂、KMnO₄、无水CaCl₂、碱石灰。
仪器装置：

已知四氯化锡具有强的吸水性,水解生成锡的氧化物。
SnCl₄和Sn的部分数据如下：

	密度/(g·cm^-3)	熔点/℃	沸点/℃
四氯化锡	2.2	-33	114
金属锡	5.77	231

请回答下列相关问题:
（1）实验时装置的正确连接顺序为A ___________________          
（2）仪器G的名称是_______实验时,冷却水的流向是从_________进入(填符号)
（3）A中反应的离子方程式                               ；
（4）F中盛装的化学试剂是_________；作用是              、              。写出SnCl₄水解的化学方程式                       
（5）实验完毕后，E装置质量增加9.4g，SnCl₄的产率是         

下图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持及加热仪器已略)。

（1）制备氯气选用的药品为固体二氧化锰和浓盐酸，则相关的化学反应方程式为：               。装置B中饱和食盐水的作用是                   ；同时装置B亦是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象                      。
（2）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入                    。

	a	b	c	d
Ⅰ	干燥的有色布条	干燥的有色布条	湿润的有色布条	湿润的有色布条
Ⅱ	碱石灰	硅胶	浓硫酸	无水氯化钙
Ⅲ	湿润的有色布条	湿润的有色布条	干燥的有色布条	干燥的有色布条

（3）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘单质的氧化性强弱。当向D中缓缓通入少量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为                色，打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡。观察到的现象是                        。
（4）装置F中用足量的NaOH溶液吸收余氯，试写出相应的离子方程式：            。
（5）如果将过量二氧化锰与20  mL  12  mol·L^－1的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气0.06mol。（填“大于”“小于”“等于”），若有17.4g的MnO₂被还原，则被氧化的HCl的质量为           。

（1）写出MnO₂与浓盐酸反应制Cl₂的化学方程式                 。
已知KMnO₄与浓盐酸在常温下反应也可制得Cl₂，某同学利用该原理，用右图所示的装置制备纯净、干燥的氯气，并做氯气与金属反应的实验。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是哪几处？         （填序号）

（2）化工厂生产盐酸的主要过程如图甲所示：

其中关键的一步为（如图乙所示）氯气和氢气在燃烧管口燃烧，生成HCl。由于氯气有毒，因此，通入气体的合理方式是：A处通入____， B处通入___，该过程涉及的操作有：①通氯气 ②通氢气 ③点燃 正确的操作顺序为            （填序号）
（3）向盛有KI溶液的试管中加入少许CCl₄后滴加氯水，CCl₄层变成紫色。如果继续向试管中滴加氯水，振荡，CCl₄层会逐渐变浅，最后变成无色。完成下列填空：
① 写出并配平CCl₄层由紫色变成无色的化学反应方程式(如果化学计量数是1，也请写上)：__＋__＋__―→__＋__
② 加碘盐中含碘量为20～50 mg·kg^－1。制取加碘盐(含KIO₃的食盐)1 000 kg，若用KI与Cl₂反应制KIO₃，至少需要消耗Cl₂                             L(标准状况，保留2位小数)

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

软锰矿的主要成分为MnO₂，除含有Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃、CaO、SiO₂等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO₄·H₂O的流程如下：

已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表：

②温度高于27℃时，MnSO₄晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。
（1）“浸出”过程中MnO₂转化为Mn²⁺的离子方程式为_____________。
（2）调pH至5～6的目的是___________，调pH至5～6所加的试剂可选择_________（填以下试剂的序号字母）；
a．NaOH     b．MgO        c．CaO        d．氨水
（3）第2步除杂，主要是将Ca²⁺、Mg²⁺转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF₂除去Mg²⁺的离子反应方程式_________，该反应的平衡常数数值为_________。
（已知：MnF₂的K_SP=5.3×10^-3；CaF₂的K_SP=1.5×10^-10；MgF₂的K_SP=7.4×10^-11）
（4）取少量MnSO₄•H₂O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是______（用离子方程式表示），该溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为________。

某探究小组为探究氯气的性质，并用装置F制取少量“漂白液”，设计了如下实验装置。
请回答下列问题：
（1）写出实验室制氯气的离子方程式：                    。
（2）装置A中g管作用是___________，装置B的作用是          ，装置C的作用是                      。
（3）反应一段时间后用注射器从E中抽取少量溶液，检验有Fe^3＋生成，请写出检验方法________。
（4）已知HCO₃^－的酸性弱于次氯酸，请写出少量的氯气与F中足量的碳酸钠溶液反应的化学方程式:______________________。

实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示（省略夹持和净化装置）。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是（   ）

选项	a中的物质	b中的物质	c中的物质	d中的物质
A	浓氨水	CaO	NH3	H2O
B	浓硫酸	Na2SO3	SO2	NaOH溶液
C	稀硝酸	Cu	NO2	H2O
D	浓盐酸	MnO2	Cl2	NaOH溶液

 

下图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl₃，仪器连接顺序正确的是

A．a-e-d-c-b-h-i-g	B．a-d-e-c-b-h-i-g
C．a-e-d-h-i-g-f-c	D．a-b-c-d-e-f-g-h

毒重石的主要成分BaCO₃(含Ca²⁺、Mg2⁺、Fe³⁺等杂质)，实验室利用毒重石制备BaCl₂.2H₂O的流程如下：

（1）写出“浸取”环节发生的主要反应的离子方程式：____        。实验室用37%的盐配置15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的__________。
a．烧杯    b．容量瓶    c．滴定管    d．玻璃棒
（2）下图是一些难溶氢氧化物在不同pH下的沉淀一溶解图

①滤渣I中含         (填化学式)。再加入NaOH调节pH =12.5可除去_____________(填离子符号)。
②加入H₂C₂0₄应避免过量的原因是_____________。
（3）25℃，H₂C₂0₄和HF两种酸的电离平衡常数如下：

①HC₂O₄^-的电离平衡常数表达式K_a2=________。
②H₂C₂O₄溶液和NaF溶液反应的离子方程式为__________

无水三氯化铁易升华，有强烈的吸水性，是一种用途比较广泛的盐。
（1）实验室中可将FeCl₃溶液          、        、过滤、洗涤干燥得FeCl₃·6H₂O；再         ，得到无水FeCl₃。
（2）利用工业FeCl₃制取纯净的草酸铁晶体[Fe₂(C₂O₄)₃·5H₂O]的实验流程如下图所示：

①为抑制FeCl₃水解，溶液X为            。
②上述流程中FeCl₃能被异丙醚萃取，其原因是                 ；检验萃取、分液后所得水层中是否含有Fe^3＋的方法是                       。
③所得Fe₂(C₂O₄)₃·5H₂O需用冰水洗涤，其目的是             。
④为测定所得草酸铁晶体的纯度，实验室称取a g样品，加硫酸酸化，用KMnO₄标准溶液滴定生成的H₂C₂O₄，KMnO₄标准溶液应置于右图所示仪器      (填“甲”或“乙”)中；下列情况会造成实验测得Fe₂(C₂O₄)₃·5H₂O含量偏低的是             。

a．盛放KMnO₄的滴定管水洗后未用标准液润洗
b．滴定管滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失
c．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数