高中化学常见气体制备原理及装置选择计算题

氯化亚铜(CuCl)广泛用于有机合成、气体吸收、冶金、医药化工等行业。
（1）．工业上氯化亚铜可由下列反应制备：
2CuSO₄+ Na₂SO₃ + 2NaCl + Na₂CO₃® 2CuCl ↓+ 3Na₂SO₄ + CO₂↑。制备过程中需要20% 的CuSO₄溶液，配制100g 该CuSO₄溶液需要胆矾           g，需要水          g。
（2）．实验室可用如下方法制备少量CuCl：取10mL 0.2mol/L CuCl₂溶液，加入0.128g铜屑和36.5%的浓盐酸(密度为1.2g/mL)3mL，在密闭容器中加热，充分反应后，得到无色溶液A；将溶液A全部倾入水中，可得到白色的氯化亚铜沉淀。
已知溶液A中只含氢离子和两种阴离子(不考虑水的电离)，其中，n(H⁺)=0.036mol、n(Cl^–)=0.032mol。请通过分析和计算，确定溶液A中另一阴离子的化学式和物质的量。
（3）．由CO₂、O₂、CO、N₂组成的混合气体1.008L，测得其密度为1.429g/L，将该气体依次通过足量的30%KOH溶液、氯化亚铜氨溶液(可完全吸收O₂和CO) (假定每一步反应都能进行完全)，使上述液体分别增加0.44g、0.44g(体积和密度均在标准状况下测定)。
①该混合气体的摩尔质量是        g/mol；混合气体中n(CO₂): n(CO和N₂) =        。
列式计算：
②混合气体中CO的质量是多少？
③最后剩余气体的体积是多少？

实验室中所用少量氯气是用下列方法制取的，4HCl（浓）＋MnO₂Cl₂↑＋MnCl₂＋2H₂O
试回答下列问题：

（1）实验室中可采用           溶液来吸收有毒的氯气，写出该反应的离子方程式                。
（2）实验取质量分数为36.5%，密度为1.19g·cm^-3，浓盐酸100mL，反应结束后测得盐酸的浓度变为1.9mol/L，（忽略体积的变化）请你计算出实验过程生成标况下的Cl₂多少L（写出计算过程）

碱式氧化镍（NiOOH）可用作镍氢电池的正极材料。以含镍（Ni^2＋）废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下：

（1）加入Na₂CO₃溶液时，确认Ni^2＋已经完全沉淀的实验方法是       。
（2）已知K_sp[Ni(OH)₂]＝2×10^－15，欲使NiSO₄溶液中残留c(Ni^2＋)≤2×10^－5 mol·L^－1，调节pH的范围是     。
（3）写出在空气中加热Ni(OH)₂制取NiOOH的化学方程式：     。
（4）若加热不充分，制得的NiOOH中会混有Ni(OH)₂，其组成可表示为xNiOOH·yNi(OH)₂。现称取9.18 g样品溶于稀硫酸，加入100 mL 1.0 mol·L^－1 Fe^2＋标准溶液，搅拌至溶液清亮，定容至200 mL。取出20.00 mL，用0.010 mol·L^－1 KMnO₄标准溶液滴定，用去KMnO₄标准溶液20.00 mL，试通过计算确定x、y的值（写出计算过程）。涉及反应如下（均未配平）：
NiOOH＋Fe^2＋＋H^＋—Ni^2＋＋Fe^3＋＋H₂O  Fe^2＋＋MnO₄^－＋H^＋—Fe^3＋＋Mn^2＋＋H₂O

碱式碳酸镁[Mg_x(CO₃)_y(OH)_z•nH₂O表示]密度小，几乎不溶于水，但在水中引起轻微的碱性反应。不溶于乙醇，常温下不会分解，是橡胶制品的优良填料。工艺流程如下图：

（1）回答下列问题：
①生石灰是以石灰石与焦炭混合煅烧生成，焦炭的作用是：         。
②氢氧化镁浆液与CO₂反应的化学方程式为：         。
③碱式碳酸镁用乙醇洗涤的目的是：       。
（2）某同学将4.66g碱式碳酸镁样品置于硬质玻璃管中充分灼烧至恒重，将产生的气体先通过足量的浓硫酸，再通过足量的碱石灰，碱石灰质量增重1.76g。样品的固体残留率（固体样品的剩余质量/固体样品的起始质量×100%）随温度的变化如图所示。根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的n(OH^－): n(CO₃^2－)（写出计算过程）。

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。

过二硫酸钾(K₂S₂O₈)是一种无色结晶，不溶于乙醇，有强氧化性，易分解。实验室制备过二硫酸钾可通过低温电解KHSO₄认溶液得到。
实验步骤如下：
步骤1．称取40gKHSO₄溶解90mL蒸馏水，倒入大试管，试管浸在冰水浴中(装置见图9)，并冷却到5℃以下。

步骤2电解2h，每隔约半小时补一次冰
步骤3．将沉淀收集在漏斗中，直接用乙醇和乙醚洗涤和过滤
步骤4．干燥、称重
步骤5．回收乙醚和乙醇
（1）电解总反应的化学方程式为                                          。
（2）电解过程中，阳极产生微量且能使湿润的KI-淀粉变蓝的有色单质气体，该气体可能是(填化学式)。
（3）步骤2每隔半小时要向大烧杯添加冰块，其原因是                           。
（4）步骤5回收乙醇、乙醚时采用的操作方法是                              。
（5）取得到的样品0.2500g溶于30mL水，加4gKI，塞住瓶塞，振荡，静止15min，加入1mL冰醋酸，再用cmol·L^{- 1}Na₂S₂O₃溶液滴定。(S₂O₈^2- +3I^- =2SO₄^2- +I₃^-；I₃^-I₂+I^-；2S₂O₃^2-+I₂=2I^- + S₄O₆^2-)
①溶解时，加入KI后需塞住瓶塞，其目的是                           。
②本实验所用的指示剂为                            。
③若本次滴定消耗Na₂SO₃溶液VmL，由本次结果计算，样品中K₂S₂O₈的纯度为(用含c、V的代数式表示)。
（6）分析化学上检验Mn²⁺在Ag⁺催化下K₂S₂O₈溶液将Mn²⁺氧化为紫色的MnO₄^-，该反应的离子方程式为 。

钛白粉（主要成分是TiO₂），广泛用于油漆、塑料、造纸等行业，还可用作乙醇脱水、脱氢的催化剂。下图是以钛铁矿（主要成分FeTiO₃，钛酸亚铁）为主要原料生产钛白粉并获得副产品FeSO₄·7H₂O的工艺流程图。

（1）钛铁矿与硫酸发生反应①的化学方程式为       ；在TiOSO₄和FeSO₄溶液中加入Fe的目的是       。
（2）溶液Ⅱ中TiOSO₄在加热条件下发生水解反应②的离子方程式为      ；可回收利用的物质是       。
（3）为测定溶液Ⅱ中TiOSO₄的含量，首先取待测钛液10 mL用水稀释至100 mL，加过量铝粉，充分振荡，使其完全反应：3TiO²⁺ +Al+6H⁺=3Ti³⁺+Al³⁺+3H₂O。过滤后，取出滤液20.00 mL，向其中滴加2～3滴KSCN溶液作指示剂，用       （填一种玻璃仪器的名称）滴加0.1000mol·L^－1 FeCl₃溶液，当溶液出现红色达到滴定终点，用去了30.00mL FeC1₃溶液。待测钛液中TiOSO₄的物质的量浓度是        。

实验室要用4 mol·L^-1的浓硫酸配制500 mL 0.2 mol·L^-1的稀H₂SO₄溶液。
（1）.实验中所需用到的主要玻璃仪器有：量筒、烧杯、玻璃棒、          、           等。
（2）.需用浓度为4mol/L的浓硫酸的体积为多少mL？
（3）.取20 mL该稀溶液，然后加入足量的锌粒，求生成的气体体积（标况下）。

(15分)淀粉水解的产物（C₆H₁₂O₆）用硝酸氧化可以制备草酸，装置如图所示（加热、搅拌和仪器固定装置均已略去）：实验过程如下：①将1∶1的淀粉水乳液与少许硫酸(98%)加入烧杯中，水浴加热至85℃～90℃，保持30 min，然后逐渐将温度降至60℃左右；②将一定量的淀粉水解液加入三颈烧瓶中；③控制反应液温度在55～60℃条件下，边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸（65%HNO₃、98%H₂SO₄的质量比为2：1.5）溶液；④反应3h左右，冷却，减压过滤后再重结晶得草酸晶体。

硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应：
C₆H₁₂O₆＋12HNO₃→3H₂C₂O₄＋9NO₂↑＋3NO↑＋9H₂O         
C₆H₁₂O₆＋8HNO₃→6CO₂＋8NO↑＋10H₂O      3H₂C₂O₄＋2HNO₃→6CO₂＋2NO↑＋4H₂O
请回答下列问题：
(1)实验①加入98%硫酸少许的目的是：                                    。
(2)冷凝水的进口是    （填a或b）；实验中若混酸滴加过快，将导致草酸产量下降，其
原因是                              。
(3)检验淀粉是否水解完全所用的试剂为               。
(4)草酸重结晶的减压过滤操作中，除烧杯,玻璃棒外，还必须使用属于硅酸盐材料的仪器有
(5)当尾气中n(NO₂):n(NO)＝1：1时，过量的NaOH溶液能将NO_x全部吸收，发生的化学反应方程式为：                                  。
(6) 将产品在恒温箱内约90℃以下烘干至恒重，得到二水合草酸。用KMnO₄标准溶液滴定，该反应的离子方程式为：2MnO₄^- + 5H₂C₂O₄ + 6H⁺ = 2Mn²⁺ + 10CO₂↑+ 8H₂O
称取该样品0.12 g，加适量水完全溶解，然后用0.020 mol·L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定至终点（杂质不参与反应），此时滴定终点的现象为                              。滴定前后滴定管中的液面读数如图所示，则该草酸晶体样品中二水合草酸的质量分数为        。

下图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置（夹持设备已略）。

（1）制备氯气选用的药品为：漂粉精固体和浓盐酸，相关的化学反应方程式为：
                                             。
（2）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                         。
（3）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

（4）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。当向D中缓缓通入足量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为深棕红色，说明氯的非金属性大于溴。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                             。该现象
      （填“能”或“不能”）说明溴的非金属性强于碘，原因是               。

为除去粗盐中的Ca^2＋、Mg^2＋、Fe^3＋、SO₄^2－以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下（用于沉淀的试剂稍过量）：
①    ②      ③     ④         ⑤         
称取粗盐滤液
⑥           ⑦
精盐
（1）判断BaCl₂已过量的方法是                                
（2）第④步中，相关的离子方程式是                             
（3）若先用盐酸调pH值再过滤，将对实验结果产生影响，其原因是                                                      
（4）为检验精盐纯度，特配制150 mL 0.2 mol·L^—1 NaCl溶液，下图是该同学转移溶液的示意图，图中的错误是                  

（5）提纯过程中步骤①⑤⑦都用到相同的仪器，名称：                
这三个步骤中还需要用到的属于硅酸盐材料的仪器有                              （填写仪器名称）

实验室用8.7g的MnO₂与足量的浓盐酸制取氯气：求生成氯气的体积（标准状况）和被氧化的HCl的物质的量。

某化学课外小组用下图装置制取溴苯。先向分液漏斗中加入苯和液溴，再将混合液慢慢滴入反应器A(A下端活塞关闭)中。

(1) 写出A中反应的化学方程式______________________     
(2) 实验结束时，打开A下端的活塞，让反应液流入B中，充分振荡；
目的是______          ___，写出有关的化学方程式：_______________ ____
(3) C中盛放CCl₄的作用是                。
(4)能证明苯和液溴发生的是取代反应，而不是加成反应，可向
试管D中加入AgNO₃溶液，若产生淡黄色沉淀，则能证明。另一种验
证的方法是向试管D中加入______  ___，现象是              。

同一物质往往可由不同化学反应途径制得，工业上往往主要考虑原料易得而丰富，工艺简单，污染小，经济效益好；实验室更多考虑药品常见易得，操作简便安全。你能想出多少种制备Al（OH）₃的方法？写出有关反应原理的方程式，并从中优选一种简便方法，说明选择的理由。（至少列举四种）

制备1 L含氨10%的氨水（密度是0.96 g· mL^-1），需要标准状况下的氨气多少升？