高中化学常见气体制备原理及装置选择填空题

过氧化碳酰胺(CO(NN₂)₂·H₂O₂)是一种白色晶体，易溶于水和有机溶剂，稍高温度时（>45℃）即分解，可作为高效、安全、方便的固体消毒剂。工业上常用湿法合成，工艺流程如下：

（1）反应器中发生的反应为：CO(NH₂)₂+H₂O₂ CO(NN₂)₂·H₂O₂  △H <0，应采取_______方式加热，从母液中循环利用的物质为________。
（2）操作①采用减压蒸发的原因是________，操作④、⑤名称为________、________。
（3）过氧化碳酞胺也可用干法流程制取：

与湿法工艺对比，干法工艺的优点是________，缺点是________。
（4）为测定产品的纯度，称取3.0 g产品于锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，再加入几滴H₂SO₄，用0.2500 mol/L KMnO₄标准溶液滴定，终点时消耗标准溶液40.00 mL〔己知：尿素与KMnO₄溶液不反应)。
①完成并配平方程式：______MnO₄^-+______H₂O₂+ ______H⁺=_______Mn^{2 +}+_____H₂O+______
②产品纯度为________(结果保留到小数点后一位)。

某化工厂尝试用软锰矿、闪锌矿(含有Fe、Cu、 Al等元素杂质)联合制备工业产品MnO₂和Zn。(已知：软锰矿的主要成分为MnO₂，闪锌矿主要成分为ZnS。)

（1）原料需加工成矿粉的原因是________。
（2）己知MnO₂有较强的氧化性，在酸性溶液中能氧化金属硫化物生成硫单质，请写出原料矿粉加稀硫酸后所发生的主要反应________。
（3）酸浸液(I)中含有的金属阳离子有Mn²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、________、________。
（4）酸性溶液(II)中加入适量MnO₂的作用是________；酸性溶液(Ⅲ)中所加的碳酸盐可选用________ (填序号)。
①Na₂CO₃    ②MnCO₃    ③ZnCO₃  ④CaCO₃
（5）电解溶液Ⅳ后阳极产物为________，若电解过程转移lmol电子，则理论上阴极产物的质量为________g。

利用废旧镀锌铁皮制备磁性Fe₃O₄胶体粒子及副产物ZnO，制备流程图如下：

已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。
回答下列问题：
（1）步骤I中所用的试剂是___________。
（2）步骤III中反应的离子方程式是__________________________________。
（3）步骤V可选用的试剂是_________（填序号）。
a．NaOH溶液     b．氨水      c．盐酸
（4）步骤VI的实验操作是_____________。

现代工业常以氯化钠为原料制备纯碱，部分工艺流程如下：

已知反应I为：NaCl + CO₂ + NH₃ + H₂O === NaHCO₃↓+ NH₄Cl
（1）工业生产中，制备NH₃的化学方程式是_____________________________。
（2）海水中含有大量的NaCl，以及少量的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻等离子。
① 为得到纯净的饱和NaCl溶液，进行了如下操作。请补全操作步骤：
a．向浓缩后的海水中加入过量的氢氧化钠溶液后，过滤；
b．向滤液中___________________________，过滤；
c．向滤液中___________________________，过滤；
d．向滤液中加入足量的稀盐酸；
e．加热煮沸一段时间，得到饱和NaCl溶液。
② 步骤c中反应的离子方程式是______________________________。
（3）反应II的化学方程式是_________________________________。
（4）制得的纯碱中含有少量NaCl。取5.5 g纯碱样品加入足量稀硫酸，得到标准状况下1120 mL CO₂。则样品中纯碱的质量分数是_________%（保留1位小数）。

工业上用软锰矿(主要成分MnO₂，杂质金属元素Fe、Al等) 制备MnSO₄·H₂O 的一种工艺流程如下：

已知：
1．浸出过程中发生的主要反应化学方程式为：MnO₂＋SO₂ =MnSO₄
2．浸出液中阳离子主要有Mn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺等
回答下列问题：
（1）物质X最好选用             
a．盐酸     b．硫酸     c．硝酸
（2）酸浸时SO₂的吸收效率与pH、温度的关系如下图所示，为提高SO₂的吸收效率，酸浸适宜的条件是                   。

（3） 流程中“氧化”步骤主要反应的离子方程式是                 。
（4） 加入石灰浆调节pH，可将氧化后的浸出液中Fe³⁺、Al³⁺形成氢氧化物除去。检验Fe³⁺是否除尽的最佳方法是                  。
（5） 用MnSO₄可测定水中溶解氧，方法是：取100 mL 水样，迅速加入足量MnSO₄溶液及含有NaOH的KI溶液，立即塞上塞子、振荡，使之充分反应；打开塞子，迅速加入适量的稀硫酸，此时有I₂生成；再用5.00×10^-3 mol·L^－1 Na₂S₂O₃溶液和I₂反应，当消耗Na₂S₂O₃溶液 12.0 mL时反应完全。有关化学反应方程式如下：
① 2Mn^2＋＋O₂＋4OH^－＝2MnO(OH)₂（反应很快）；
② MnO(OH)₂＋2I^－＋4H^＋＝Mn^2＋＋I₂＋3H₂O；
③ I₂＋2S₂O₃^2－＝S₄O₆^2－＋2I^－。
计算水样中溶解氧的浓度（以mg·L^－1为单位），写出计算过程。              

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。

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）。

工业上处理含铬(主要成分是HCrO₄^－)污水并制备磁性铁铬氧体工艺流程如下：

（1）还原过程中HCrO₄^－转化为Cr³⁺ 的离子方程式为              ；
（2）当沉淀池中c(Fe²⁺):c(Fe³⁺)＝2:1时，能生成铁铬氧体。通入压缩空气是形成铁铬氧体的必要条件之一，通入压缩空气的目的是                 、               。在加NaOH溶液之前通入的空气量不宜过多，若过多必须向沉淀池中增补的物质可能为：              。(填字母)

A．FeSO4

B．Cu

C．H2O2

D．Fe

（3）已知三价铬[Cr(Ⅲ)]在水溶液中的存在形态随pH 的变化如右图，为尽可能除去铬元素实现清液达标排放，沉淀池中pH要控制在            ；若pH过高，溶液中残留铬量增大，其原因为           。

某同学设计了如图所示装置（夹持仪器省略）进行系列实验，实验时将药品A逐滴加入到固体B中，请根据下列实验回答问题：

（1）若A为水，B为过氧化钠，C中盛有稀硫酸和FeCl₂混合溶液，旋开  活塞E后，C中溶液颜色变化为                     ，烧瓶中发生反应的化学方程式为                      。
（2）若A为盐酸、B为大理石(主要成分为CaCO₃粉末)、C中盛有水玻璃，则小试管中的现象是           ，固体的主要成分为(写化学式)_________________。
（3）利用上述装置可以验证SO₂的性质, 若A为浓硫酸，B为亚硫酸钠粉末，那么C中盛有          溶液时可验证其具有漂白性；而C中盛有               溶液时可验证其具有还原性（各填一种物质名称）。

废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下：

（1）写出铜帽溶解时铜与加入的稀硫酸、30%H₂O₂反应的离子反应方程式                 ；铜帽溶解完全后，需加热(至沸)将溶液中过量的H₂O₂除去。
（2）为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H₂O₂后溶液中Cu^2＋的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu^2＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3～4，加入过量的KI，用Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：2Cu^2＋+4I^－=2CuI(白色)↓+I₂   2S₂O₃^2－+I₂=2I^－+S₄O₆^2－
①滴定选用的指示剂为           ，滴定终点观察到的现象为                          ；
②某同学称取1.0g电池铜帽进行实验，得到100.00mL含有Cu^2＋的溶液，量取20.00mL上述含有Cu^2＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3～4，加入过量的KI，用0.1000mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点。再重复操作实验3次，记录数据如下：

实验编号	1	2	3	4
V（Na2S2O3）(mL)	28.32	25.31	25.30	25.32

计算电池铜帽中Cu的质量分数为          ，（结果保留四位有效数字）若滴定前溶液中的H₂O₂没有除
尽，则所测定c (Cu^2＋)将会           (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)；
（3）常温下，若向50mL 0.0001mol/L CuSO₄溶液中加入50mL0.00022mol/LNaOH溶液，生成了沉淀。已知K_SP[Cu (OH)₂] =2.0×10^－20(mol/L)³，计算沉淀生成后溶液中c(Cu²⁺)=                mol/L；
（4）已知pH>11 时Zn(OH)₂能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)₄]^2-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1.0 mol·L^-1计算)。

	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3^＋	1.1	3.2
Fe^2^＋	5.8	8.8
Zn^2^＋	5.9	8.9

实验中可选用的试剂：30%H₂O₂、1.0 mol·L^-1HNO₃、1.0 mol·L^-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：①向滤液中加入适量30% H₂O₂，使其充分反应；
②                            ；③过滤；
④                            ；⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧。

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，CO的制备装置如图所示。请填写下列空白：

（1）装置a的作用是             ；
（2）实验时向装置b中加入几粒沸石的作用是             ，某同学进行实验时，加热后发现未加沸石，应采取的正确方法是                  ；
（3）装置c的作用是                 ；
（4）实验室用浓硫酸和2-丙醇制备丙烯时，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④—_______—_______—_______—②（填序号，试剂可以重复使用）；
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
写出生成SO₂、CO₂及水蒸气反应的化学方程式                       ；
（5）合成的1-丁醇中常含有杂质丁醛，设计出如下提纯路线：

已知：①R-CHO+NaHSO₃（饱和）→RCH(OH)SO₃Na↓；②沸点：乙醚 34℃，1-丁醇 118℃
试剂1为        ，操作1为        ，操作2为       ，操作3为       ；
（6）现用60g 2-丙醇制备1-丁醇，经分析知：由2-丙醇制备丙烯时的产率为85℅，由丙烯制丁醛产率为80℅，由丁醛制1-丁醇产率为75℅，则制得1-丁醇为          g。

碘化钠是实验室中常用的分析试剂，工业上用铁屑还原法制备NaI的流程如图所示。

请回答下列问题。
（1）判断反应①中碘是否反应完全的方法是_______________________。
（2）操作Ⅰ的名称是_____________。
（3）反应①的离子方程式为_____________________________________。
（4）反应②中NaIO₃被Fe单质还原为NaI，同时生成Fe(OH)₃，该反应的化学方程式是_______________；在该反应中若有99 g NaIO₃被还原，则转移电子的物质的量为________mol。

明矾石经处理后得到明矾[KAl(SO₄)₂·12H₂O]。从明矾制备Al、K₂SO₄和H₂SO₄的工艺过程如下所示：

焙烧明矾的化学方程式为：4KAl(SO₄)₂·12H₂O＋3S2K₂SO₄＋2Al₂O₃＋9SO₂↑＋48H₂O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是                       。
（2）从水浸后的滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是                           。
（3）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂，该电池反应的化学方程式是                           。

铁及其化合物有重要用途，如聚合硫酸铁[]是一种新型高效的水处理混凝剂，而高铁酸钾(其中铁的化合价为+6)是一种重要的杀菌消毒剂，某课题小组设计如下方案制备上述两种产品：

请回答下列问题：
（1）若A为H₂O(g)，写出反应方程式___________________________；
（2）若B为NaClO₃与稀硫酸，写出其氧化Fe²⁺的离子方程式(还原产物为Cl^-)_________________；
（3）若C为KNO₃和KOH的混合物，写出其与Fe₂O₃加热共融制得高铁酸钾(K₂FeO₄)的化学方程式，并配平：
□Fe₂O₃+□KNO₃+□KOH→□ ________ +□KNO₂+□ ______
（4）为测定溶液Ⅰ中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00mL溶液Ⅰ于带塞锥形瓶中，加入足量H₂O₂，调节pH＜3，加热除去过量H₂O₂；加入过量KI充分反应后，再用0.1000mol・L^-1Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL．
已知：2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂； I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₄^2-
①滴定选用的指示剂及滴定终点观察到的现象__________________________；
②溶液Ⅰ中铁元素的总含量为__________ g・L^-1．若滴定前溶液中H₂O₂没有除尽，所测定的铁元素的含量将会________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

氯气的制取按照传统的方法，一般采用浓盐酸与MnO₂共热来制备氯气，但是这种方法制过程中存在缺陷。某学习小组采用新的方法来制备氯气并进行性质实验。
Ⅰ．实验仪器及药品：
a．实验仪器：玻璃片、表面皿（顶部贴有湿润的蓝色石蕊试纸和干燥的石蕊试纸）、胶头滴管等
b．实验药品：KMnO₄晶体、浓HCl、KBr溶液、淀粉溶液、KI溶液、FeSO₄溶液、NaOH溶液、酚酞、KSCN溶液、AgNO₃溶液、湿润的蓝色石蕊试纸和干燥的石蕊试纸。
Ⅱ．实验方法及图示：
①在玻璃片上分别滴加KBr溶液、FeSO₄溶液、NaOH稀溶液、KI溶液、AgNO₃溶液。
②在KI溶液中滴加一滴淀粉溶液
③FeSO₄溶液中滴加一滴KSCN溶液
④NaOH稀溶液中滴加一滴酚酞溶液
⑤在以上溶液分布的中心放置一块KMnO₄晶体，然后滴加2-3滴浓盐酸，迅速盖上表面皿。并观察实验现象。

（1）该反应实验原理：2KMnO₄+ 16HCl ="2KCl" +2MnCl₂ +5Cl₂↑+ 8H₂O
该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为                ；
（2）实验时反应一段时间后可以观察到KBr溶液由无色变为       色，其离子反应方程式为            ；
（3）滴有KSCN溶液的FeSO₄溶液呈           色，其离子反应方程式为            、            ；
（4）滴加淀粉溶液的KI溶液呈          色，湿润的蓝色石蕊试纸的变化为                 ，干燥的石蕊试纸的变化为                    。