高中化学常见气体制备原理及装置选择试题

三氯化铁熔点282 ℃、沸点315 ℃，能吸收空气里的水分而潮解。它可广泛用于污水处理、电子工业、印染业、建筑业，某化学实验小组的同学欲用下列仪器制备FeCl₃固体。

(1)写出制备氯气时的离子方程式_______________________
(2)所选用的仪器连接顺序(填写接口字母)为___________n→d__________
(3)实验过程中，给A、B仪器加热的顺序为_____________________，这样操作的目的是_______________，可作为点燃B处酒精灯的实验标志是_________________；若C可以用D代替，则使用C的目的是______________________。若缺少此类装置，此B中可能发生的另一个反应的方程式为________________________。
(4)有同学认为，若不使用E装置，则B中会有FeCl₂生成，请设计一个实验确定此观点是否正确________________________________________________________________。

用l－丁醇、溴化钠和过量较浓H₂SO₄混合物为原料，在实验室制备1－溴丁烷，并检验反应的部分副产物。现设计如下装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出。请根据实验步骤，回答下列问题：

⑴关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1－溴丁烷。竖直冷凝管的作用是                                         ，写出该反应的化学方程式                                                  。
⑵理论上，上述反应的生成物还可能有：丁醚、1－丁烯、溴化氢、硫酸氢钠、水等。熄灭A处酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子、打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验部分副产物。B、C中应盛放的试剂分别是          、         。
（3）相关有机物的数据如下：

为了进一步精制1－溴丁烷，继续进行了如下实验：待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管，塞上带温度计的橡皮塞，关闭a，打开b，接通冷凝管的冷凝水，使冷水从     （填c或d）处流入，迅速升高温度至       ℃，收集所得馏分。
（4）若实验中所取1－丁醇、NaBr分别为7.4 g、13.0 g，蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6 g 1－溴丁烷，则1－溴丁烷的产率是            。

（每空2分，共16分）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)实验室现有锌粒、稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸、2－丙醇，从中选择合适的试剂制备丙烯。写出化学方程式： ____________________________________________________________________________。
(2)若用以上装置制备H₂，在虚线框内画出收集干燥H₂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)合成正丁醛的反应为正向放热的可逆反应，为增大反应速率和提高原料气的转化率，你认为应该采用的适宜反应条件是________。
a．低温、高压、催化剂                    b．适当的温度、高压、催化剂
c．常温、常压、催化剂                    d．适当的温度、常压、催化剂
(5)正丁醛经催化加氢得到含少量正丁醛的1－丁醇粗品，为纯化1－丁醇，该小组查阅文献得知：①R—CHO＋NaHSO₃(饱和)→RCH(OH)SO₃Na↓ ；②沸点：乙醚34℃，1－丁醇118℃，并设计出如下提纯路线：

试剂1为________，操作1为________，操作2为________，操作3为________。

二氧化氯（ClO₂）是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。实验室以NH₄Cl、盐酸、NaClO₂（亚氯酸钠）为原料制备ClO₂的流程下如下：

已知：①NCl₃是黄色黏稠状液体或斜方形晶体，极易爆炸，有类似氯气的刺激性气味，自然爆炸点为95℃，在热水中易分解，在空气中易挥发，不稳定。②气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
回答下列问题：
（1）电解时，发生反应的化学方程式为          。为保证实验的安全，在电解时需注意的问题是：①控制好生成NCl₃的浓度；②          。
（2）NCl₃与NaClO₂（亚氯酸钠）按物质的量之比为1∶6混合，在溶液中恰好反应生成ClO₂，该反应的离子方程式为          。
（3）实验室制取气体B的化学方程式为          。
（4）ClO₂很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO₂溶液。为测定所得溶液中ClO₂的含量，进行了下列实验：
步骤1：准确量取ClO₂溶液10 mL，稀释成100 mL试样；
步骤2：量取V₁ mL试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，摇匀，在暗处静置30 min。
步骤3：以淀粉溶液作指示剂，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。
（已知I₂＋2S₂O₃^2－＝2I^－＋S₄O₆^2－）
①若步骤2中未将锥形瓶“在暗处静置30 min”，立即进行步骤3，则测定的结果可能
        （选填“偏大”、“偏小”、“无影响”）；
②上述步骤3中滴定终点的现象是         。
③根据上述步骤可计算出原ClO₂溶液的浓度为    g / L（用含字母的代数式表示）。

某校学生利用下图所示装置验证氯气与氨气之间的反应(部分装置已略去)。其中A、B分别为氯气和氨气的发生装置，C为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置。

请回答下列问题：
（1）装置A中发生反应的离子方程式为___________________________________。
（2）装置B中浓氨水与NaOH固体混合可制取氨气，其原因是_____________________。
（3）装置C中氯气和氨气相遇，有浓厚的白烟并在容器内壁凝结，同时生成一种常见的气体单质，该反应的化学方程式为_____________________________________。
（4）将装置C中反应生成的固体溶于水，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为___________.

．某兴趣小组在实验室用加热乙醇、浓H₂SO₄、溴化钠和少量水的混合物来制备溴乙烷，检验反应的部分副产物，并探究溴乙烷的性质。

（一）溴乙烷的制备及产物的检验：设计了如上图装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出。请根据实验步骤，回答下列问题：
（1）仪器A的名称是         
（2）制备操作中，加入的少量的水，其目的是       。（填字母）
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 
（3）加热片刻后，A中的混合物出现橙红色，该橙红色物质可能是____________
（4）理论上，上述反应的副产物还可能有：乙醚（CH₃CH₂－O－CH₂CH₃）、乙烯、溴化氢等
① 检验副产物中是否含有溴化氢：熄灭酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子、打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验。B、C中应盛放的试剂分别是       、         
② 检验副产物中是否含有乙醚：通过红外光谱仪鉴定所得产物中含有“－CH₂CH₃”基团，来确定副产物中存在乙醚。请你对该同学的观点进行评价：                
（5）欲除去溴乙烷中的少量杂质Br₂，下列物质中最适合的是        。（填字母）
a．NaI           b．NaOH            c．NaHSO₃           d．KCl
（二）溴乙烷性质的探究：
用右图实验装置(铁架台、酒精灯略) 验证溴乙烷的性质：

Ⅰ：在试管中加入10 mL6mol/L NaOH溶液和2 mL 溴乙烷，振荡。
II：将试管如图固定后，水浴加热。

(1)观察到___________现象时，表明溴乙烷与NaOH溶液已完全反应。
(2)为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中发生的是消去反应，将生成的气体通入如图装置。A试管中的水的作用是                              ，若无A试管，B试管中的试剂应为             。

化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制氢气，因此在制氢废液中含有大量的硫酸锌。同时，由于粗锌中还含有铁等杂质，使得溶液中混有一定量的硫酸亚铁，为了充分利用制氢废液，常用其制备皓矾（ZnSO₄·7H₂O）。某校化学兴趣小组的同学以制氢气的废液为原料来制取皓矾。制备皓矾的实验流程如下图所示。

已知：开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为：Fe（OH）₃：2．7-3．7
Fe（OH）₂:7．6-9．6  Zn（OH）₂:5．7-8．0试回答下列问题：
（1）加入的试剂①,供选择使用的有：氨水、NaClO溶液、20%的H₂O₂、浓硫酸、浓硝酸等，最好选用        ，其理由是                                       ；
（2）加入的试剂②,供选择使用的有：a、Zn粉，b、ZnO，c、Zn（OH）₂，d、ZnCO₃，e、ZnSO₄等，可选用             ；
（3）从晶体1→晶体2，该过程的名称是       ；
（4）在得到皓矾时，向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是               。

(18分)过氧化钠(Na₂O₂)是中学常见物质，常见的过氧化物还包括过氧化钙(CaO₂)。已知:过氧化钠与CO₂反应有气体生成，而将SO₂通入过氧化钠粉末中也有气体生成。有人提出CO₂、SO₂与过氧化钠的反应原理相同，但也有人提出SO₂具有较强的还原性，CO₂无强还原性，反应原理不相同。据此设计如下实验操作进行判断。
实验一:向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO₂，取反应后的固体进行实验探究，以证明过氧化物与SO₂反应的特点。
(1)提出假设:
假设1:反应后固体中只有________，证明SO₂未被氧化；
假设2:反应后固体中只有________，证明SO₂完全被氧化；
假设3:__________________________证明______________________。
实验探究:
实验二:通过测量气体的体积判断发生的化学反应，实验装置如下:

(2)试剂A可以选用________，试剂B的作用是________。
(3)实验测得装置C中过氧化钠质量增加了m₁ g，装置D质量增加了m₂ g，装置E中收集到的气体为V L(已换算成标准状况下)，用上述有关测量数据判断，SO₂未被氧化、完全被氧化的V-m₁关系式。
未被氧化:____________，完全被氧化:____________。
（4）若SO₂完全被氧化，写出反应的化学方程式: __________________________

（本题共10分）短周期元素的单质X、Y、Z在通常状况下均为气态，并有下列转化关系（反应条件略去）：

已知：a：常见双原子单质分子中，X分子含共价键最多。
b：甲分子中含10个电子，乙分子中含有18个电子。
（1）X的结构式是                。
（2）实验室可用下图所示装置（缺少收集装置，夹持固定装置略去）制备收集甲。

①在图中方框内绘出用烧瓶收集甲的仪器装置简图。      
②试管中的试剂是（填化学式）              
③烧杯中溶液由无色变为红色，其原因是（用电离方程式表示）
                                                                  。
④写出工业制甲的化学方程式                                        。

炼锌厂产生的工业废渣——锌渣（除了含Zn外，还含有Fe、Al、Cd和SiO₂等杂质），利用锌渣制取并回收ZnSO₄·7H₂O和金属镉是一个有益的尝试，其流程如下：

已知：Fe³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Fe²⁺以氢氧化物完全沉淀时的pH分别为：3.2，4.7，6.5，9.4，9.7；锌的金属活动性比镉强。
试回答下列问题：
（1）“浸出”时用到的“试剂X”为            (填名称)。
（2）写出“氧化”过程的离子方程式                                      。
（3）“调pH”过程可以选用          。（从以下选项选择， 填序号）
A．H₂SO₄       B．ZnO    C．NaOH
“滤渣2”的主要成分是                             (填化学式，下同)。
（4）“试剂Y”是______________；“滤渣3”的成分为______________________。
（5）“操作1”的方法是___          ____；在“操作1”时，必须采取的实验措施是                 。