高中化学常见气体制备原理及装置选择试题

实验室用粗锌与稀硫酸反应制取氢气，利用氢气还原氧化铜来测定铜的相对原子质量。实验装置如下：

（1）在启普发生器中纯锌与稀硫酸反应过于缓慢，可采取的加快速率的措施是①适当增大硫酸的浓度，②_______________________。
（2）用纯度不高的锌(粗锌)制取氢气，反应速率快，但制得的氢气因含H₂S等还原性杂质而有难闻的气味，CuSO₄洗气瓶中观察到的现象是_______________，是否可以将CuSO₄溶液换成浓硫酸_________(答“是”或“否”) ；理由是__________________________。
（3）有同学发现粗锌与稀硫酸反应一段时间后，锌粒表面变黑，于是收集了少量该黑色固体，验证黑色固体含铁元素的简单化学方法_________________________________________。
（4）实验中得到的数据有：小瓷皿的质量mg，小瓷皿加样品的质量n g，反应后小瓷皿加固体的质量w g，已知氧的相对原子质量为16，则铜的相对原子质量是____________(用含m、n、w的代数式表示)。
（5）某次实验中测定结果明显偏大，可能的原因是________(选填编号)。
a．未充分冷却即停止通氢气        b．氧化铜样品中含有氯化铵杂质
c．反应后固体中有少量Cu₂O        d．氢气不干燥有少量水分
（6）由于启普发生器药品用量较多，利用下列仪器装配一套有启普发生器功能的简易装置，你选择____________(选填编号) (支撑仪器、橡皮塞、导气管略)。

(a)     (b)      (c)      (d)      (e)       (f)

实验室常用MnO₂与浓盐酸反应制备Cl₂(反应装置如图所示)。

（1）制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是__________（填序号）。
A．往烧瓶中加入MnO₂粉末   B．加热    C．往烧瓶中加入浓盐酸
制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定已分离出过量MnO₂后的反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出的下列实验方案：
甲方案：与足量AgNO₃溶液反应，称量生成的AgCl质量。
乙方案：与已知量CaCO₃(过量)反应，称量剩余固体的质量。
丙方案：与足量Zn反应，测量生成的H₂体积。
继而进行下列判断和实验：
（2）判定甲方案不可行，理由是______________________________________________________。
（3）乙方案的实验发现，固体中含有MnCO₃，说明碳酸钙在水中存在__________________,测定的结果会：______________________（填“偏大”、“偏小”或“准确”）。
进行丙方案实验：装置如图所示（夹持器具已略去）。

（4）使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将________转移到______中。
（5）反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，发现气体体积逐渐减小，直至不变。 气体体积逐次减小的原因是____________（排除装置和实验操作的影响因素）。
（6）小组内又有同学提出还可采用酸碱中和滴定法测定残余液中盐酸的浓度，但还需经查阅资料知道：________________________________________________________ 。

有学生用五氧化二磷作为乙醇脱水制乙烯的催化剂，进行相关实验。按右表所示的量和反应条件在三颈瓶中加入一定量P₂O₅，并注入95%的乙醇，并加热，观察现象。

实验	P2O5 /g	95%乙醇量/ mL	加热方式
实验1	2	4	酒精灯
实验2	2	4	水浴70℃

 

实验结果如下：

实验	实验现象
三颈瓶	收集瓶	试管
实验1	酒精加入时，立刻放出大量的白雾，开始有气泡产生，当用酒精灯加热时，气泡加快生成并沸腾，生成粘稠状液体。	有无色液体	溶液褪色
实验2	酒精加入时，有少量白雾生成，当用水浴加热时，不产生气泡，反应一个小时，反应瓶内生成粘稠状液体	有无色液体	溶液不褪色

 
根据上述资料，完成下列填空。
（1）写出乙醇制乙烯的化学方程式                                      。
（2）上图装置中泠凝管的作用是___________，进水口为（填“a”或“b”）______，浓硫酸的作
用是             。
（3）实验1使溴的四氯化碳溶液褪色的物质是___________。
（4）实验2中，水浴加热所需仪器有        、        （加热、夹持仪器、石棉网除外）。
（5）三颈瓶、收集瓶中的液体经检验为磷酸三乙酯，写出三颈瓶中生成磷酸的化学方程式
_____________________，P₂O₅在实验1中的作用是______________________ 。
（6）根据实验1、2可以推断：
①以P₂O₅作为催化剂获得乙烯的反应条件是____________
②P₂O₅与95%乙醇在加热条件下可以发生的有机反应的类型是________反应。

硫化氢（H₂S）是一种具有臭鸡蛋气味的无色气体，有剧毒；存在于多种生产过程以及自然界中。在人体的很多生理过程中也起着重要作用。

资料：① H2S可溶于水（约1：2），其水溶液为二元弱酸。 ② H2S可与许多金属离子反应生成沉淀。 ③ H2S在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色。

（1）某化学小组设计了制取H₂S并验证其性质的实验，如下图所示。A中是CuSO₄溶液，B中放有湿润的蓝色石蕊试纸，C中是FeCl₃溶液。

回答下列问题：
① A中有黑色沉淀（CuS）产生，A中发生反应的化学方程式为_________________。
② B中的现象是_________。
③ C中只有浅黄色沉淀产生，且溶液变浅绿色。则C中发生反应的离子方程式为_____。
④ D中盛放的试剂可以是____________（填标号）。
a. 水      b. 盐酸    c. NaCl溶液      d. NaOH溶液
（2）为进一步探究-2价硫的化合物与+4价硫的化合物反应条件，小组同学又设计了下列实验。

	实验操作	实验现象
实验1	将等浓度的Na2S和Na2SO3溶液按体积比2∶1混合	无明显现象
实验2	将H2S通入Na2SO3溶液中	未见明显沉淀，再加入少量稀硫酸，立即产生大量浅黄色沉淀
实验3	将SO2通入Na2S溶液中	有浅黄色沉淀产生

 
已知：电离平衡常数：H₂S    K_a1 =1.3×10^-7；K_a2 = 7.1×10^-15 
H₂SO₃   K_a1 =1.7×10^-2；K_a2 = 5.6×10^-8
① 根据上述实验，可以得出结论：在_________条件下，+4价硫的化合物可以氧化-2价硫的化合物。
②将SO₂气体通入H₂S水溶液中直至过量，下列表示溶液pH随SO₂气体体积变化关系示意图正确的是______（填序号）。

A	B	C	D

 
（3）文献记载，常温下H₂S可与Ag发生置换反应生成H₂。现将H₂S气体通过装有银粉的玻璃管，请设计简单实验，通过检验反应产物证明H₂S与Ag发生了置换反应_______。

某实验小组把CO₂通入饱和Na₂CO₃溶液制取NaHCO₃，装置如图所示（气密性已检验，部分夹持装置略）：

（1）D中产生NaHCO₃的化学方程式是     。
（2）请结合化学平衡移动原理解释B中溶液的作用      。
（3）当D中有大量白色固体析出时，停止实验，将固体过滤、洗涤、干燥备用。为确定固体的成分，实验小组设计方案如下（称取一定质量的固体，配成1000 mL溶液作为样液，其余固体备用）：
① 方案1：取样液与澄清的Ca(OH)₂溶液混合，出现白色沉淀。
实验小组对现象产生的原理进行分析，认为该方案不合理，理由是      。
② 方案2：取样液与BaCl₂溶液混合，出现白色沉淀并有气体产生。
实验小组认为固体中存在NaHCO₃，其离子方程式是     。
该小组认为不能确定是否存在Na₂CO₃，你认为该结论是否合理？_____。
③ 方案3：实验小组中甲、乙同学利用NaHCO₃的不稳定性进行如下实验：
甲同学：取样液400 mL，用pH计测溶液pH，再水浴加热蒸发至200 mL，接下来的操作是      ，结果表明白色固体中存在NaHCO₃。为进一步证明白色固体是否为纯净的NaHCO₃，结合甲同学实验，还应补充的实验是     。
乙同学：利用仪器测定了固体残留率随温度变化的曲线，如下图所示。

a. 根据A点坐标得到的结论是     。
b. 根据B点坐标，计算残留固体中n(NaHCO₃:n(Na₂CO₃))=       。
通过上述实验，该小组认为，可以向饱和Na₂CO₃溶液中通入过量CO₂制备NaHCO₃。

某铜矿石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，还含少量Fe、Si的化合物。实验室以此铜矿石为原料制备CuSO₄·5H₂O 及CaCO₃，部分步骤如下：

请回答下列问题：
（1）溶液A除含有Cu²⁺外，还可能含有的金属离子有________(填离子符号)，验证所含离子所用的试剂是______________。
（2）可用生成的CO₂制取优质碳酸钙。制备时，先向氯化钙溶液中通入氨气，再通入CO₂。
①实验室通常采用加热氯化铵和氢氧化钙混合物的方法制取氨气。某学习小组选取下图所给部分装置制取并收集纯净的氨气。

如果按气流方向连接各仪器接口，你认为正确的顺序为a→______、______→______、______→ i。其中与i相连漏斗的作用是______________。
②实验室中还可用固体氢氧化钠和浓氨水制取少量氨气，下列最适合完成该实验的简易装置是_________(填编号)

（3）测定铜矿石中Cu₂(OH)₂CO₃质量百分含量的方法是：a．将1.25g铜矿石制取的CuSO₄·5H₂O于锥形瓶中，加入适量水完全溶解；b．向溶液中加入100mL0.25mol/L的氢氧化钠溶液使Cu²⁺完全沉淀；c．过滤；d．滤液中的氢氧化钠溶液用0.5mol/L盐酸滴定至终点，耗用10mL盐酸。则铜矿石中Cu₂(OH)₂CO₃质量分数为_____________。

钛(Ti)具有高强度和耐酸腐蚀性，是重要的工业原料。以金红石(主要成分为TiO₂，含少量Fe₂O₃、SiO₂)为原料可制取Ti。工业流程如下：

（1）粗TiCl₄中含有少量FeCl₃、SiCl₄等，它们的部分性质如下：

从粗TiCl₄中精制TiCl₄的方法是________(填字母)。
A．用水溶解后，重结晶    B．蒸馏    C．用乙醚萃取后，分液
（2）写出用惰性电极电解熔融NaCl时阳极的电极反应式：_________________；阴极产物是__________。
（3）Ti可溶解在浓HF溶液中，请完成下列离子方程式：

（4）如图是一个制取氯气并以氯气为原料进行反应的装置，

①装置A中发生反应的化学方程式为_____________________________________。
②在实验室中，某同学欲用如图所示装置净化氯气，则M、N中应盛放的试剂分别是__________、__________。(填试剂名称)

③实验开始时，先点燃A处的酒精灯，打开旋塞K，让C1₂充满整个装置，再点燃C处酒精灯。Cl₂通过装置M、N再进入装置C，与装置C中的固体粉末发生氧化还原反应生成CO气体。试写出装置C中发生反应的化学方程式：_________________________。

纯碱(Na₂CO₃)在生产生活中具有广泛的用途。以下是实验室模拟制碱原理制取Na₂CO₃的流程图

已知:向饱和食盐水中通入NH₃，CO₂后发生和反应为NH₃+NaCl+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl请回答以下问题：
（1）粗盐中含有的杂质离子有Ca²⁺，Mg²⁺，SO2- 4等。
精制除杂的步骤顺序a→_______→________→________→b(填字母编号）。
a．粗盐溶解，滤去沉渣．b．加入盐酸调pH；c．加入Ba(OH)₂溶液；d．加入Na₂CO₃溶液；e．过滤
向饱和食盐水中先通入NH₃，后通人CO₂，理由是_____________________.
（2）灼烧固体A制Na₂CO₃。在_____填字母序号）中进行。
a．坩埚    b．蒸发皿    c．烧杯    d．锥形瓶
证明滤液A中含有NH+ 4的方法是
对滤液A进行重结晶能够获得NH₄HCO₃，向pH=13含Na⁺，K⁺的溶液中加入少量
NH₄HCO₃。使pH降低，反应的离子方程式____________________________________.
（3）下图装置中常用于实验室制备CO₂。的是_____(填字母编号）；用b示意的装置制备NH₃，分液漏斗中盛放的试剂______(填试剂名称），烧瓶内可加入的固体试剂填试剂名称）。

（4）一种天然碱晶体成分是aNa₂CO₃.bNa₂CO₃.cH₂O，某同学利用下列提供的试剂，设计了如下简单合理测定Na₂CO₃的质量分数的实验方案。（仪器自选）请把实验方案填全：供选择的试剂：1mol·L^-1H₂SO₄，溶液、1mol·L^-1BaCl₂溶液、稀氨水、碱石灰、Ca(OH)₂溶液、蒸馏水
①称取一定量天然碱晶体样品，溶于适量蒸馏水中。
②_________________________________________________________________。
③_________________________________________________________________。
④计算天然碱晶体中含Na₂CO₃的质量分数。

髙纯氧化铁（a-Fe₂O₃)是现代电子工业重要材料。实验室用硫铁矿烧渣 (Fe₂O₃、FeO、SiO₂等)为原料制备髙纯氧化铁的步骤如下。请回答有关问题：

（1）过滤操作中的玻璃仪器为________。
（2）实验室需240mL4.8mol • L^－1的硫酸溶液，若用18.4 mol • L^－1的浓硫酸进行配制，所需要的最主要仪器为________。
（3）溶液X发生反应的离子方程式为________。
（4）简述如何检验溶液Z中的阴离子________。
（5）操作I的名称是________。列举W的一种用途________。
（6）  某实验小组设计的氨气制备实验流程为:发生装置→净化→收集→尾气处理，则接口的连接顺序是_______________。

（7）将多余的氨气分别通入水中或盐酸中,若得到25℃0.1 mol.L^-1的NH₃ • H₂O溶液或NH₄Cl溶液，请你设计实验，比较NH₃ • H₂O的电离程度和NH₄Cl的水解程度大小。

纯碱(Na₂CO₃)在生产生活中具有广泛的用途。以下是实验室模拟制碱原理制取Na₂CO₃的流程图

已知:向饱和食盐水中通入NH₃，CO₂后发生和反应为NaCl＋NH₃＋CO₂＋H₂ONaHCO₃↓＋NH₄Cl,请回答以下问题：
（1）粗盐中含有的杂质离子有Ca²⁺，Mg²⁺，SO₄^2-等。
精制除杂的步骤顺序a→_______→________→________→b(填字母编号）。
a．粗盐溶解，滤去沉渣．b．加入盐酸调pH；c．加入Ba(OH)₂溶液；d．加入Na₂CO₃溶液；e．过滤
向饱和食盐水中先通入NH₃，后通人CO₂，理由是_____________________。
（2）灼烧固体A制Na₂CO₃在_____填字母序号）中进行。
a．坩埚    b．蒸发皿    c．烧杯    d．锥形瓶
证明滤液A中含有NH₄⁺的方法是__________________________________________________________。
对滤液A进行重结晶能够获得NH₄HCO₃，向pH=13含Na⁺，K⁺的溶液中加入少量NH₄HCO₃。使pH降低，反应的离子方程式____________________________________。
（3）下图装置中常用于实验室制备CO₂的是_____(填字母编号）；用b示意的装置制备NH₃，分液漏斗中盛放的试剂______(填试剂名称），烧瓶内可加入的固体试剂__________（填试剂名称）。

（4）一种天然碱晶体成分是aNa₂CO₃·bNa₂CO₃·cH₂O，某同学利用下列提供的试剂，设计了如下简单合理测定Na₂CO₃的质量分数的实骏方案。（仪器自选）请把实验方案填全：供选择的试剂：1.0mol/LH₂SO₄溶液、1.0mol/L BaCl₂溶液、稀氨水、碱石灰、Ca(OH)₂溶液、蒸馏水
①称取m₁g一定量天然碱晶体样品，溶于适量蒸馏水中。
②_________________________________________________________________。
③_________________________________________________________________。
④计算天然碱晶体中含Na₂CO₃的质量分数。

某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠（NaClO₂）的研究。
实验Ⅰ：制取NaClO₂晶体
已知：NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出晶体是NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出晶体是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl。利用下图所示装置进行实验。

（1）装置③的作用是                         。
（2）装置②中产生ClO₂的化学方程式为                           ；装置④中制备NaClO₂的化学方程式为                          。
（3）从装置④反应后的溶液获得NaClO₂晶体的操作步骤为：
①减压，55℃蒸发结晶；②趁热过滤；③       ；④低于60℃干燥，得到成品。
实验Ⅱ：测定某亚氯酸钠样品的纯度。
设计如下实验方案，并进行实验：
①准确称取所得亚氯酸钠样品m g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应（已知：ClO₂^－+ 4I^－+4H⁺ =2H₂O+2I₂+Cl^－）。将所得混合液配成250mL待测溶液。
②移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃标准液滴定，至滴定终点。重复2次，测得平均值为V mL（已知：I₂ +2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－）。
（4）达到滴定终点时的现象为                 。
（5）该样品中NaClO₂的质量分数为             （用含m、c、V的代数式表示）。
（6）在滴定操作正确无误的情况下，此实验测得结果偏高，原因用离子方程式表示为
                           。

利用反应I₂(s)+Cl₂(g)=2ICl(l)，实验室可用如下图所示装置（加热、夹持仪器已略去）制取少量IC1。

已知：ICl的熔点为13.9℃，沸点为97.4℃，易水解，且能发生反应：
ICl(l)+Cl₂(g)=2ICl₃(l)
（1）装置A中发生反应的化学方程式是____________。
（2）装置B的作用是______。不能用装置F代替装置E，理由是____________。
（3）所制得的ICl中溶有少量ICl₃杂质，提纯的方法是______ (填标号）。

A．过滤

B．蒸发结晶

C．蒸馏

D．分液

（4）用ICl的冰醋酸溶液测定某油脂的不饱和度。进行如下两个实验，实验过程中有关反应为：
i．
ii．ICl+KI=I₂+KCl
iii．I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆
实验1：将0.500g该油脂样品溶于10mL四氯化碳后，加人20mL某ICl的冰醋酸溶液（过量），充分反应后，加人足量KI溶液，生成的碘单质用a mol•L^—1的Na₂S₂O₃，标准溶液滴定。经平行实验，测得消耗的Na₂S₂O₃溶液的平均体积为V₁mL。
实验2（空白实验）：不加油脂样品，其它操作步骤、所用试剂及用量与实验1完全相同，测得消耗的Na₂S₂O₃溶液的平均体积为V₂mL。
①滴定过程中可用______作指示剂。
②滴定过程中需要不断振荡，否则会导致V₁______（填“偏大”或“偏小”）。
③0.500g该油脂样品所消耗的ICl的物质的量为______mol。由此数据经换算即可求得该油脂的不饱和度。

下图是实验室用乙醇与浓硫酸和溴化钠反应来制备溴乙烷的装置，反应需要加热，图中省去了加热装置。有关数据见表3：

	乙醇	溴乙烷	溴
状态	无色 液体	无色 液体	深红棕色 液体
密度／g·cm^-3	0.79	1.44	3.1
沸点／℃	78.5	38.4	59

 
表3．乙醇、溴乙烷、溴有关参数
（1）制备操作中，加入的浓硫酸必需进行稀释，其目的是       （选填序号）。
a．减少副产物烯和醚的生成        b．减少Br₂的生成
c．减少HBr的挥发                d．水是反应的催化剂
（2）写出溴化氢与浓硫酸加热时发生反应的化学方程式                   。
（3）图中试管C中的导管E的末端须在水面以下，其原因是              。
（4）加热的目的是                                              。
（5）为除去产品中的一种主要杂质，最好选择下列   （选填序号）溶液来洗涤产品。
A．氢氧化钠      B．碘化亚铁      C．亚硫酸钠      D．碳酸氢钠
（6）第（5）步的实验所需要的玻璃仪器有                 。

某研究性学习小组为合成1-丁醇,查阅资料得知一条合成路线:CH₃CH-CH₂+CO+H₂CH₃CH₂CH₂CHOCH₃CH₂CH₂CH₂OH;CO的制备原理:HCOOHCO↑+H₂O,并设计出原料气的制备装置(如图)。

请填写下列空白:
（1）写出实验室制备氢气的化学方程式：                           。
（2）若用以上装置制备干燥纯净的CO,装置中b的作用分别是             ； C中盛装的试剂是            。若用以上装置制备H₂，在虚线框内画出收集H₂干燥的装置图。
（3）制丙烯时，还产生少量SO₂, CO₂及水蒸气，该小组用以下试剂检验这四种气体，混合气体通过试剂的顺序是________________（填序号）       
①足量饱和Na₂SO₃溶液     ②酸性KMnO₄溶液   ③石灰水    ④无水CuSO₄   ⑤品红溶液
（4）下图所示装置工作时均与H₂有关。

①图1所示装置中阳极的电极反应式为                            。
②图2所示装置中，通入H₂的管口是                   (选填字母代号)。
③某同学按图3所示装置进行实验，实验结束后，将玻璃管内固体物质冷却后，溶于稀硫酸，充分反应后，滴加KSCN溶液，溶液不变红，再滴入新制氯水，溶液变为红色。该同学据此得出结论：铁与水蒸气反应生成FeO和H₂。该结论        (填“严密”或“不严密”)，你的理由是                      (用离子方程式表示)。

医用氯化钙可用于补钙、抗过敏和消炎等，以工业碳酸钙（含少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等杂质）生产医用二水合氯化钙工艺流程为：

已知：查阅资料得知氢氧化物沉淀时的pH为：

氢氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3
开始沉淀时的pH	2.3	4.0	开始溶解：7.8
完全沉淀时的pH	3.7	5.2	完全溶解：10.8

 
（1）CaCO₃与盐酸反应的离子方程式                                       。
（2）除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为                 ，目的是除去溶液中少量的Al^3＋、Fe^3＋。检验Fe(OH)₃是否沉淀完全的实验操作是                 
                                                                。
（3）过滤时需用的玻璃仪器有              。滤渣主要成分的化学式           。
（4）酸化时加盐酸的目的为：①                                  ，②防止Ca²⁺ 在蒸发时发生水解。
（5）为什么蒸发结晶要保持在160℃：                                       。
（6）测定晶体样品的纯度：若用一定浓度的AgNO₃溶液滴定一定质量的晶体样品，所测样品中CaCl₂ ·2H₂O的质量分数偏高（忽略其它实验误差），可能的原因之一为                                     。