高中化学常见气体制备原理及装置选择试题

硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知：硼镁矿主要成分为Mg₂B₂O₅•H₂O，硼砂的化学式为Na₂B₄O7•10H₂O．利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如下．

回答下列有关问题：
（1）硼砂中B的化合价为_________，溶于热水后，常用H₂SO₄调pH到2～3制取H₃BO₃，反应的离子方程式为________。
（2）X为H₃BO₃晶体加热脱水的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为________，MgCl₂•7H₂O脱水需要在HCl氛围中加热，其目的是________。
（3）硼氢化钠是一种常用的还原剂，它与水反应的离子方程式是BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑。硼氢化钠在溶液中能把许多金属离子还原为金属单质，为了抑制它与水的反应，反应应在_______（填“酸性”“中性”或“碱性”）条件下进行，试完成并配平金离子（Au³⁺）被硼氢化钠还原的离子方程式：
_____Au³⁺+____BH₄^-+_____OH^-═___Au↓+______BO₂^-+____ ______。

以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图：则下列叙述错误的是（ ）

则下列叙述错误的是

A．A气体是NH3，B气体是CO2

B．把纯碱及第Ⅲ步所得晶体与某些固体酸性物质（如酒石酸）混合可制泡腾片

C．第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒

D．第Ⅳ步操作是将晶体溶于水后加热、蒸发、结晶

l，2一二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂，常温下它是无色液体，密度2.189．cm，沸点131.4℃，熔点9.79℃，不溶于水，易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂。在实验室中可用下列反应制备1，2一二溴乙烷。

某化学兴趣小组用如图所示的装置(部分固定和夹持装置省略)进行探究实验，以验证产物中有乙烯生成且乙烯具有不饱和性。当温度迅速上升后，可观察到试管中溴水褪色，烧瓶中浓硫酸与乙醇的混合液体变为棕黑色。

回答下列问题：
（1）已知该实验的副反应之一是乙醇会被浓硫酸氧化成CO₂。写出该反应的化学方程式：________。
（2）甲同学认为：溴水褪色的现象不能证明反应中有乙烯生成且乙烯具有不饱和性，其理由是___________。
（3）乙同学经过仔细观察后认为试管中另一现象可证明反应中有乙烯生成，该现象是_______________。
（4）丙同学对上述实验进行了改进，只通过观察溴水褪色即可证明乙烯的不饱和性，在I和II之间增加如图所示的装置，则A中的试剂为_______，其作用是__________________B中的试剂为___________，其作用是___________________________。

（5）丁同学通过洗涤、蒸馏等操作对装置II中的l，2一二溴乙烷粗品进行了精制。该洗涤操作用到的主要玻璃仪器是_________

氯气是一种重要的化工原料，自来水的消毒、农药的生产、药物的合成都需要用氯气．
I．工业上通常采用电解法制氯气：观察图1，回答：

（1）电解反应的化学方程式为                     ．
（2）若饱和食盐水中通电后，b侧产生的气体检验方法是                      。
Ⅱ．某学生设计如图2所示的实验装置，利用氯气与潮湿的消石灰反应制取少量漂白粉（这是一个放热反应），回答下列问题：
（1）在A装置中用固体二氧化锰与浓盐酸，在加热条件下制取氯气，写出反应的化学方程式      ；若在标准状态下收集到22.4升的氯气，则被氧化的HCl的物质的量是               mol．
（2）漂白粉将在U形管中产生，其化学方程式是                         ．
（3）C装置的作用是                      
（4）此实验所得漂白粉的有效成分偏低，该学生经分析并查阅资料发现，主要原因是在U形管中还存在两个副反应．①温度较高时氯气与消石灰反应生成Ca（ClO₃）₂，为避免此副反应的发生，可采取的措施是                    。②试判断另一个副反应（用化学方程式表示）          。
为避免此副反应的发生，可将装置做何改进                        。

三氯化碘（ICl₃，I的化合价为+3价）在药物合成中用途广泛，其熔点：33℃，沸点：73℃，实验室可用如图装置制取ICl₃。

（1）制备氯气选用的药品为漂白精固体（主要成分为Ca(ClO)₂）和浓盐酸，相关反应的化学方程式为：____________________________；
试剂X为________________、Y为______________；
（2）装置B可用于除杂，也是安全瓶，能监测实验进行时装置C中是否发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象____________________________；
（3）某同学欲测定ICl₃样品中ICl₃的纯度，他准确称取ICl₃样品10.0g于烧杯中，加入适量水和过量KI晶体，充分反应：ICl₃+3KI═2I₂+3KCl（样品中杂质不反应）．将所得溶液配置成100mL待测液．取25.00mL待测液，用2.0mol/L的Na₂S₂O₃标准液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-），以淀粉溶液作指示剂，达到终点时的现象为____________________________；重复滴定，实验数据记录如下：

滴定次数	待测液体积/mL	Na2S2O3标准液体积/mL
滴定前读数（mL）	滴定后读数（mL）
第一次	25.00	0.50	20.40
第二次	25.00	4.00	24.10
第三次	25.00	4.20	26.70

该样品中ICl₃的质量分数为_______________（ICl₃相对分子质量为233.5）

【加试题】乳酸亚铁（[CH₃CH(OH)COO]₂Fe·3H₂O，Mr=288）是一种常用的补铁剂，可通过乳酸与碳酸亚铁反应制得：
CH₃CH(OH)COOH+FeCO₃+2H₂O→[CH₃CH(OH)COO]₂Fe·3H₂O+CO₂↑。
已知FeCO₃易被氧化：4FeCO₃+6H₂O+O₂=4Fe(OH)₃+4CO₂。
某兴趣小组用FeCl₂（用铁粉和稀盐酸制得）和NH₄HCO₃制备FeCO₃的装置示意图如下：

回答下列问题：
（1）NH₄HCO₃盛放在装置           中(填字母)，该装置中涉及的主要反应的离子方程式             。
（2）将生成的FeCl₂溶液和NH₄HCO₃溶液混合时的操作是           。
（3）将制得的FeCO₃加入到足量乳酸溶液中，再加入少量铁粉，75℃下搅拌反应。反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是              。
（4）该兴趣小组用KMnO₄法测定样品中亚铁含量进而计算产品中乳酸亚铁的质量分数，发现产品的质量分数总是大于100%，其原因可能是                。

盐卤中除含有Mg²⁺、Cl^-外，还含有少量Na+、Fe²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-和CO(NH₂)₂等。从海水提取食盐和Br₂后的盐卤中可以提取MgCl₂、MgO、Mg（OH）₂等物质，制备流程如图所示：

（1）从MgCl₂溶液得到MgCl₂.6H₂O晶体的过程中所需的基本操作顺序依次为_________________ ；
A．加热蒸馏B．加热浓缩C．冷却结晶D．趁热过滤    E．过滤洗涤
（2）制取无水氯化镁必须在氯化氢存在的条件下进行，原因是____________（用适当的文字结合化学用语说明）。
（3）用NaClO除去尿素CO(NH₂)₂时，生成物除盐外，都是能参与大气循环的物质，则该反应的化学方程式为_________________ ；加入NaClO的另一个作用是_________________。
（4）Mg(OH)₂是制镁盐、耐火材料和阻燃剂的重要原料．
已知25℃时K_sp[Mg（OH）₂]=5.6×10^-12，且Mg（OH）₂（s）═MgO（s）+H₂O（s）△H=+81.5kJ/mol．
①下列叙述正确的是_________
A．从盐卤或海水中获得Mg（OH）₂，工业上选择NaOH作沉淀剂
B．Mg（OH）₂能作阻燃剂的原因是它分解吸热且生成MgO覆盖可燃物
C．可加热Mg（OH）₂得到MgO，再电解熔融的MgO制金属镁
②酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下：

pH	＜8.0	8.0～9.6	＞9.6
颜色	黄色	绿色	蓝色

25℃时，在Mg(OH)₂的饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液的颜色为______。

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________。

高纯度氧化铝有广泛的用途，某研究小组用以下流程制取高纯度氧化铝：

根据上述流程图填空：
（1）“除杂”操作是加入过氧化氢后，用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe2+．请写出在除去Fe²⁺离子的过程中，发生的主要反应的离子方程式                   
（2）配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的目的是                       
（3）“结晶”这步操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层晶体即停止加热，然后冷却结晶，得到铵明矾晶体（含结晶水）．母液不能蒸干的原因是                           ．
（4）“分离”操作的名称是               （填字母代号）．
A．蒸馏      B．分液       C．过滤
（5）铵明矾晶体的化学式为NH4Al（SO4）2•12H2O，在0.1mol/L铵明矾的水溶液中，离子浓度最大的离子是                ，离子浓度最小的离子是                    ．

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          。

利用工厂的废铁屑（含少量Fe₂O₃、SiO₂、锡等），制备绿矾（FeSO₄·7H₂O）的过程如下：

已知：①室温下饱和H₂S溶液的pH约为3.9，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5。
②溶液X加KSCN不显红色。
（1）操作I的名称为             ，所需玻璃仪器为_______________。
（2）操作III的顺序依次为：           、冷却结晶、过滤、        、干燥。
（3）操作 II 中，试剂 Y 是_______，然后用稀硫酸将溶液酸化至 pH="2" 的目的是                 。
（4）写出绿矾与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式                                。
（5）常温下，称取不同氢氧化钠样品溶于水，加盐酸中和至 pH＝7，然后将溶液蒸干得氯化钠晶体，蒸干过程中产品无损失。

上述实验①②③所用氢氧化钠均不含杂质，且实验数据可靠。通过计算，分析和比较上表3组数据，给出结论。

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         

在平板电视显示屏生产过程中产生的废玻璃粉末中含有二氧化铈(CeO₂).
（1）在空气中煅烧Ce(OH)CO₃可制备CeO₂,该反应的化学方程式         
（2）已知在一定条件下,电解熔融状态的CeO₂可制备Ce,写出阴极的电极反应式                            ；
（3）某课题组以上述废玻璃粉末(含有SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂以及其他少量不溶于稀酸的物质)为原料,设计如图1流程对资源进行回收,得到Ce(OH)₄和硫酸铁铵.

①得到滤渣B时,需要将其表面杂质洗涤干净.洗涤的操作是                  ．
②反应（1）的离子方程式为                ．
③操作I的名称是                 
④如图2,氧化还原滴定法测定制得的Ce(OH)₄产品的纯度.

该产品中Ce(OH)₄的质量分数为          (保留小数点后两位).若滴定所用FeSO₄溶液已在空气中露置了一段时间,则测得该Ce(OH)₄产品的纯度      (“偏高”、“偏低”或“无影响”).

（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)

MnO₂是具有多种特殊功能的材料，工业上用菱铁矿（MnCO₃）为原料制备MnO₂的工业流程如下：

试回答以下问题：
（1）提高水浸效率的方法有______、______（填两种）。实验室里洗涤MnO₂时用到的玻璃仪器有_____。NaClO的电子式为_________。
（2）反应①的化学方程式为___________。
（3）反应②生成MnO₂的同时，得到一种黄绿色的气体，则该反应的离子方程式为__________。
（4）反应②的尾气常温下通入NaOH溶液后，生成NaClO可循环利用，若制得87gMnO₂，理论上还需要补充NaClO______mol。
（5）工业上还可以将菱锰矿用硫酸直接浸取后，通过电解MnSO₄和H₂SO₄的混合液制备MnO₂，则电解时阳极的电极反应式为__________。