高中化学常见气体制备原理及装置选择试题

已知乙醇在加热的条件下可与HBr反应得到溴乙烷(CH₃CH₂Br)，二者某些物理性质如下表所示：

	溶解性	沸点（℃）	密度（g/mL）
乙醇	与水互溶	78.5	0.8
溴乙烷	难溶于水	38.4	1.4

某研究性学习小组的同学将乙醇、80%的硫酸、NaBr固体按一定比例混合后（总体积约140 mL）置于图1的反应容器B中后进行加热（两个装置中的加热、固定装置及沸石均省略）。

（1）①仪器A的名称是：                      ；
②容器B的容积是：                   ；
a．150 mL        b．200 mL       c．250 mL
（2）两个水槽中的液体均是冰水，使用冰水的目的是                            。
（3） HBr与乙醇反应生成目标产物的化学方程式                              。
（4）图1中收集到的产品中含有一定量的杂质Br₂．为除去该杂质，可先向混合液中加入适量的（从下面所给试剂中选取）            ，然后再进行             操作即可。
a．四氯化碳    b．碳酸钠稀溶液    c．无水CaCl₂    d．无水MgSO₄
（5）经过（4）处理后的目标产物中还含有少量的水等杂质，可通过向产品中加入一定量的          （从上面的a～d中选取），充分作用后，过滤，将滤液使用图2中的装置进行提纯，冷却水应从           口(填a或b)进入。
（6）若实验中使用的无水乙醇的体积是46 mL，蒸馏后得到的纯溴乙烷的体积是50 rnL，则溴乙烷的产率为              %。

聚合硫酸铁铝(PFAS)是一种新型高效水处理剂。利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₃O₄、FeO、SiO₂等)为铁源，粉煤灰(主要成分为Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO等)为铝源，制备PFAS的工艺流程如下：
（1）“碱溶”时，粉煤灰发生反应的化学方程式为_____________________________
（2）“酸溶Ⅱ”时，Fe₃O₄发生反应的离子方程式为______________________________
（3）“滤渣Ⅰ”、“滤渣Ⅱ”在本流程中能加以利用的是__________________________
（4）“氧化”时应控制温度不超过57 ℃，其原因是_____________________________
（5）“氧化”时若用MnO₂代替H₂O₂，发生反应的离子方程式是____________________

某学校化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验（图中a、b、c、d表示止水夹）。请按要求回答下列问题：

（1）用浓盐酸和MnO₂加热反应制取氯气时，需选用上述装置（填字母，除杂和干燥装置略）           和C；还需补充装置E，并在上方方框内画出装置简图，并标注其所盛药品的名称。
（2）用稀盐酸和大理石常温下反应制备CO₂时选装置B，B中仪器e的名称为            ，反应的离子方程式为                  。
（3） 欲用D装置验证NO₂是否能与水（滴有紫色石蕊试液）反应，其操作步骤为：①打开止水夹b、d，关闭止水夹c，并由b处通入一段时间的NO₂到甲中充满红棕色气体；②关闭止水夹b、d，同时打开止水夹c，③然后                （写具体操作），观察到的现象有          。

为了证明在实验室制备得到的Cl₂中会混有HCl，甲同学设计了如下图所示的实验装置，按要求回答下列问题。

（1）请根据甲同学的示意图，所需实验装置从左至右的连接顺序为：装置②→              ；
（2）装置②中主要玻璃仪器的名称             、            、            ；
（3）实验室制备Cl₂的离子方程式为____________________________；
（4）装置③中Cu的作用                          (用化学方程式表示)；
（5）乙同学认为甲同学实验设计仍然存在缺陷，不能证明最终通入AgNO₃溶液中的气体只有一种。为此，乙同学提出气体通入装置①之前，要加装一个检验装置⑤，以证明最终通入AgNO₃溶液中的气体只有一种。你认为装置⑤应放入                   试纸。
（6）丙同学看到甲同学设计的装置后提出无需多加装置，只需将原来烧杯中的AgNO₃溶液换成紫色石蕊试液，如果观察到              的现象，则证明制Cl₂时有HCl挥发出来

乳酸乙酯(2-羟基丙酸乙酯)常用于调制果香型、乳香型食用和酒用香精。为了在实验室制取乳酸乙酯，某研究性学习小组同学首先查阅资料，获得下列信息：
①部分物质的沸点：

物质	水	乙醇	乳酸	苯	乳酸乙酯
沸点/℃	100	78.4	122	80.10	154

②乳酸乙酯易溶于苯、乙醇；
③水、乙醇、苯的混合物在64.85℃时，能按一定的比例以共沸物的形式一起蒸发。该研究性学习小组同学拟采用如图所示(未画全)的主要装置制取乳酸乙酯，其主要实验步骤如下：

第一步：在三颈烧瓶中加入0.1mol无水乳酸、过量的65.0mL无水乙醇、一定量的苯、沸石……；装上油水分离器和冷凝管，缓慢加热回流至反应完全。
第二步：将三颈烧瓶中液体倒入盛有过量某试剂的烧杯中，搅拌并分出有机相后，再用水洗。
第三步：将无水CaCl₂加入到水洗后的产品中，过滤、蒸馏。
（1）第一步操作中，还缺少的试剂是________；加入苯的目的是________；实验过程中，酯化反应进行完全的标志是____________。
（2）第二步中证明“水洗”已经完成的实验方案是__________。
（3）利用核磁共振氢谱可以鉴定制备的产物是否为乳酸乙酯，乳酸乙酯分子核磁共振氢谱中有____________个峰。

某校化学实验兴趣小组为了探究实验室制备Cl₂的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，同时证明氯气的某些性质，甲同学设计了如下图所示的实验装置(支撑用的铁架台省略)，完成下列问题。

（1）用 MnO₂和浓盐酸混合共热制得氯气的化学方程式是__________________；
（2）若用含有0.2mol HCl的浓盐酸与足量的MnO₂反应制Cl₂，制得的Cl₂体积在标准状况下总是小于1.12L的原因是__________________；
（3）①装置B的作用是__________________；
②装置D和E出现的不同现象说明的问题是__________________；
③装置F的作用是__________________；
④装置G中发生反应的化学方程式为__________________。

某科研小组探究工业废Cu粉(杂质可能含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃中的一种或几种)的组成并制备少量CuSO₄·5H₂O，实现废物综合利用。他们进行了两组实验，过程如下：
过程Ⅰ：

过程Ⅱ：

（1）废Cu粉中一定含有的杂质是___________________(填化学式)；
（2）写出过程①③中可能发生的所有反应的离子方程式：
①_______________________________________；
③_______________________________________；
（3）综合过程Ⅰ、II，计算该9.4g废Cu粉中，m(SiO₂)=_________，m(Cu)= _________；

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

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                          。

实验室制备1，2-二溴乙烷的反应原理如下：

可能存在的主要副反应有：乙醇在浓硫酸的存在下在l40℃脱水生成乙醚。 用少量的溴和足量的乙醇制备1,2—二溴乙烷的装置如下图所示：

有关数据列表如下：

回答下列问题：
（1）在此制各实验中，要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右，其最主要目的是           ；(填正确选项前的字母)
a.引发反应    b.加快反应速度    c.防止乙醇挥发   d.减少副产物乙醚生成
（2）在装置C中应加入          ，其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体：(填正确选项前的字母)
a．水    b．浓硫酸       c．氢氧化钠溶液       d．饱和碳酸氢钠溶液
（3）判断该制备反应已经结束的最简单方法是               ；
（4）将1，2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物应在          层(填“上”、“下”)；
（5）若产物中有少量未反应的Br₂，最好用                洗涤除去；(填正确选项前的字母)
a．水    b．氢氧化钠溶液    c．碘化钠溶液    d．乙醇
（6）若产物中有少量副产物乙醚．可用               的方法除去；
（7）反应过程中应用冷水冷却装置D，其主要目的是            ；但又不能过度冷却(如用冰水)，其原因是                      。

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。

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。

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）。

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        。