高中化学常见气体制备原理及装置选择填空题

(13分)实验室以含有少量铁的粗铜粉和硫酸与硝酸的混合溶液为原料制备CuSO₄·5H₂O(胆矾)晶体。设计的工艺流程图如下：

请回答下列问题：
（1）根据反应原理，操作①所需的混酸溶液中硝酸和硫酸的理论配比(物质的量之比)为________。操作②中需要把NO与_____气体混合通入水中，混入该气体的目的是__________________________(用化学方程式表示)。
（2）溶液I中存在一定浓度的Fe³⁺、Cu²⁺，在该浓度时生成氢氧化物沉淀的pH如下表。操作③中某学生设计物质X为H₂O，若加水调整溶液pH，则Fe(OH)₃开始沉淀的pH_______1.9(填“<”、“＞”或“=”)；而实际操作中一般不用此法调节溶液pH，其主要原因是___________________。

（3）操作④中物质Y为_______。查阅资料知CuSO₄·5H₂O的溶解度曲线如图所示，则操作⑤应采取的措施是蒸发浓缩、______________、过滤、洗涤、干燥等。

（4）为测定胆矾中结晶水的数目，称取25.0g胆矾品体在坩埚中加热，固体质量随温度升高而变化的曲线如图。

当固体质量为8.0g时，观察到固体完全呈黑色。请列式计算开始称取的胆矾中结晶水的数目。

亚氯酸钠（NaClO₂）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO₂的主要流程如下。

（1）双氧水的电子式为           ；Ⅰ中发生反应的还原剂是    （填化学式）。
（2）Ⅱ中反应的离子方程式是                               。
（3）ClO₂是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。
①写出该反应的化学方程式：                            ；
②研究表明：若反应开始时盐酸浓度越大，则气体产物中Cl₂的含量越大，运用氧化还原反应规律分析，其原因是                              。
（4）NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl。取等质量变质前后的NaClO₂试样均配成溶液，分别与足量FeSO₄溶液反应时，消耗Fe²⁺的物质的量       (填“相同”、“不相同”或“无法判断”)

氯气在科技、生产中应用广泛。
（1）工业上常用熟石灰和氯气反应制取漂白粉，化学方程式是___           。
（2）实验室用MnO₂与浓盐酸反应制取氯气的过程中，可用NaOH溶液吸收尾气，下列试剂也可用于吸收氯气的是____（填字母）。
a.KI溶液            b.FeCl₂溶液          c.KCl溶液
写出你选择的一种吸收试剂与Cl₂反应的离子方程式：____            。
也可用浓氨水吸收氯气，同时生成一种无污染的气体，反应的化学方程式是____            。
（3）以粗盐为原料制备亚氯酸钠(NaClO₂)的工艺流程如下

写出二氧化氯发生器中生成二氧化氯的离子方程式                      。
（4）FeCl₃在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl₃，再用副产品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S。经查阅资料得知：无水FeCl₃在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水FeCl₃的实验方案，装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下：

a.检验装置的气密性；
b.通入干燥的Cl₂，赶尽装置中的空气；
c.用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；
d.在沉积的FeCl₃固体下方加热
e.体系冷却后，停止通入Cl₂，并用干燥的N₂赶尽Cl₂，将收集器密封。
请回答下列问题：
①装置D中FeCl₂的作用是            ，写出检验FeCl₃的离子方程式                    。
②画出尾气吸收装置E并注明试剂。
③该组同学用装置D中的副产品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到单质硫，FeCl₃与H₂S反应的离子方程式为________________         。

溴化钙是一种溴化物，用于石油钻井，也用于制造溴化铵及光敏纸、灭火剂、制冷剂等。制备CaBr₂·2H₂O的主要流程如下：

（1）与液溴的反应温度不能超过40℃的原因是                            。
（2）滤渣的成分可能是                 。
（3）试剂M是            ，加入M的目的是                            。
（4）操作Ⅱ的步骤为蒸发浓缩、                         、洗涤、干燥
（5）将氨气通入石灰乳，加入溴，于65°C进行反应也可制得溴化钙，此反应中还会生成一种无色气体，写出反应的化学方程式                                      。
（6）制得的CaBr₂·2H₂O可以通过以下方法测定纯度：称取5．00g样品溶于水，滴入足量Na₂CO₃溶液，充分反应后过滤，将滤渣洗涤、烘干、冷却，称量。得到2．00g固体，则CaBr₂·2H₂O的质量分数为           。（相对原子质量：Ca—40  Br—80  H—1  O—16）

某化学实验小组的同学为探究和比较SO₂和氯水的漂白性，设计了如下的实验装置。

（1）实验室用装置A制备SO₂。某同学在实验时发现打开A的分液漏斗活塞后，漏斗中液体未流下，你认为原因可能是________________________________________________________；
（2）实验室用装置E制备Cl₂，若有6 mol的HCl参加反应，则转移的电子总数为__________________；
（3）①反应开始一段时间后，观察到B、D两个试管中的品红溶液出现的现象是：
B：_________________________，D：________________________。
②停止通气后,再给B、D两个试管分别加热，两个试管中的现象分别为
B：_________________________，D：________________________。
（4）另一个实验小组的同学认为SO₂和氯水都有漂白性，二者混合后的漂白性肯定会更强。他们将制得的SO₂和Cl₂按1：1同时通入到品红溶液中，结果发现褪色效果并不像想象的那样。请你分析该现象的原因（用化学方程式表示）_____________________________________。

(16分)工业上利用(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O(硫酸亚铁铵)、H₂C₂O₄(草酸)、K₂C₂O₄(草酸钾)、双氧水等为原料制备K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O(三草酸合铁酸钾晶体)的部分实验过程如下：

反应的原理如下:
沉淀:(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O+H₂C₂O₄FeC₂O₄·2H₂O↓+(NH₄)₂SO₄+H₂SO₄+4H₂O
氧化:6FeC₂O₄+3H₂O₂+6K₂C₂O₄4K₃[Fe(C₂O₄)₃]+2Fe(OH)₃
转化:2Fe(OH)₃+3H₂C₂O₄+3K₂C₂O₄2K₃[Fe(C₂O₄)₃]+6H₂O
（1）溶解的过程中要加入几滴稀硫酸，目的是           。
（2）沉淀过滤后，用蒸馏水洗涤，检验洗涤是否完全的方法是         。
（3）在沉淀中加入饱和K₂C₂O₄溶液，并用40 ℃ 左右水浴加热，再向其中慢慢滴加足量的30%H₂O₂溶液，不断搅拌。此过程中温度不宜过高的原因可能是     。
（4）为测定该晶体中铁的含量，该工厂化验室做了如下实验:
步骤一：称量5.00 g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250. 00mL溶液。
步骤二：取所配溶液25.00 mL于锥形瓶中，加稀硫酸酸化，滴加KMnO₄溶液至草酸根离子恰好全部氧化成二氧化碳。向反应后的溶液中加入足量锌粉，Fe³⁺被还原为Fe²⁺。然后过滤、洗涤,将滤液及洗涤液一并转入锥形瓶，此时溶液仍呈酸性。
步骤三：用标准KMnO₄溶液滴定步骤二所得溶液中的Fe²⁺，记录消耗KMnO₄溶液的体积(滴定中MnO₄^—被还原成Mn²⁺)。
步骤四：       ……        
步骤五：计算，得出结论。
请回答下列问题:
① 步骤一中需要用到的玻璃仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、    、    
② 步骤二中若加入KMnO₄的量不足,则测得铁含量 (填“偏低”、“偏高”或“不变”);
③ 写出步骤三中发生反应的离子方程式:              
④ 请补充步骤四的操作:                 

(14分)如下图中A～J分别代表有关反应中的一种中学化学常见单质或化合物,其中B、C、D、I均为无色气体，G为白色沉淀。(部分产物和反应条件已略去)

（1）若A加热后得到等物质的量的B和C，则A的化学式为                。
（2）实验室检验B的方法是                                            。
（3）写出上述由I生成J的化学方程式：                                   。
（4）写出C和少量Na[Al(OH)₄]溶液反应的离子方程式：                               。
（5）若实验室要制备纯净的物质C(可含水蒸气)所需试剂最好选择     (填代号)。
A．石灰石 
B．稀硝酸 
C．稀硫酸    
D．稀盐酸  
E．纯碱
所需气体发生装置是    (填代号)；所选装置中涉及的玻璃仪器的名称为________________________。

利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：

根据设计要求回答：
（1）B装置有三种功能：①干燥气体；②________；③________。
（2）设V(Cl₂)/V(CH₄)＝x，若测得通入1molCH₄得到四种有机产物物质的量相等，则理论上x值应为________。
（3）D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是_____________________________________。
（4）E装置的作用是___________________(填编号)。

A．收集气体

B．吸收氯气

C．防止倒吸

D．吸收氯化氢

（5）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式________________________________。
（6）E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出有机物的最佳方法为________。该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为________(填编号)。
a．CH₄        
b．CH₃Cl      
c．CH₂Cl₂
d．CHCl₃
e．CCl₄

下图为制取纯净干燥的Cl₂并让其与铁发生反应的装置，A是Cl₂发生装置，C、D为气体净化装置，E硬质玻璃管中装有细铁丝网；F为干燥的空广口瓶；烧杯G为尾气吸收装置。

试回答：
（1）C、D、G三个装置所盛放的试剂分别是：
C_____________________________________________________
D___________                                   
G                                                    
（2）F中的现象为___________________________，生成物是________。
（3）写出在A、E、G中发生反应的化学方程式为：
A：                                                                   ;
E：                                                                   ;
G:                                                                 

某化学实验室产生的废液中含有Fe^3＋、Cu^2＋、Ba^2＋、Cl^－四种离子，现设计下列方案对废液进行处理，以回收金属并制备氯化钡、氯化铁晶体。

（1）沉淀1中含有的金属单质是         。
（2）氧化时加入H₂O₂溶液发生反应的离子方程式为                          。
（3）下列物质中，可以作为试剂X的是     （填字母）。

A．BaCl2

B．BaCO3

C．NaOH

D．Ba(OH)2

（4）检验沉淀2洗涤是否完全的方法是                                 。
（5）制备氯化铁晶体过程中需保持盐酸过量，其目的是                      。
（6）由过滤2得到的滤液制备BaCl₂的实验操作依次为          、冷却结晶、          、洗涤、干燥。

（共13分）从固体混合物A出发可以发生如下框图所示的一系列变化：

（1）在实验室中常用反应①制取气体C。若要收集气体C，可选择下图装置中的     （填字母）

（2）操作②的名称是      ，在操作②中所使用的玻璃仪器的名称是                 。
（3）写出下列反应的方程式：反应①的化学方程式                                         
反应③的化学方程式                                        
（4）在实验室中，要获得干燥纯净的黄绿色气体F，可以将它通过下图中的装置，

其中瓶I中盛放的是             ，瓶II中盛放的是          。
（5）实验中必须吸收多余的气体，以免污染空气。下图是实验室NaOH溶液吸收气体F的装置，为防止发生倒吸现象，合理的装置是          （填选项字母）

【化学——选修2：化学与技术】
技术的发展与创新永无止境，我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如图

（1）向沉淀池中要通入CO₂和氨气，应选通入______(填化学式)。原因是______________。
（2）沉淀池中发生反应的化学方程式是__________________________________。
（3）母液中的溶质主要是________。向母液中通氨气加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通入氨气的作用是_____________________________________________。
（4）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了________(填上述流程中的编号)的循环，物质X是__________，从沉淀池中提取沉淀的操作是__________。
（5）写出煅烧炉中发生反应的化学方程式_____________________________。
（6）这样制得的产品碳酸钠中可能含有的杂质是____________(填化学式)，为检验该杂 质的存在，具体操作是__________________________________________。

某化学研究性学习小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO₄•7H₂O。已知某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3%)。

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下：

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
pH	5.2	3.2	9.7	9.2

回答下列问题：
（1）操作a、c中需使用的仪器除铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧杯、蒸发皿外还需要的主要仪器为                        。
（2）“碱浸”过程中发生的离子方程式是                                     。
（3）“酸浸”时所加入的酸是             （填化学式）。酸浸后，经操作a分离出固体①后，溶液中可能含有的金属离子是                 。
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的最佳调控范围是：                      。
（5）“调pH为2~3”的目的是                                                   。
（6）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO₄·7H₂O），其原因可能是               __。

高氯酸铵可用于火箭推进剂，实验室可由NaClO₃等原料制取(部分物质溶解度如右图)，其实验流程如下：

（1）氯酸钠受热分解生成高氯酸钠和氯化钠的化学方程式为             。
（2）滤渣的主要成分是             (填化学式)。
（3）滤渣中加入氯化铵饱和溶液发生反应的离子方程式为             。
（4）已知：2NH₄ClO₄N₂↑＋2O₂↑＋Cl₂↑＋4H₂O，现可提供下列试剂：
a．饱和食盐水    b．浓H₂SO₄    c．NaOH溶液   d．Mg   e．Fe    f．Cu
利用下图装置(夹持装置略)对高氯酸铵热分解产生的三种气体进行分步吸收或收集。

①E中收集到的气体可能是   (填化学式) 。
②A、B、C中盛放的药品依次可以是  、  、  (填字母序号)。

某合作学习小组的同学拟用硼砂制取硼酸并测定硼酸样品的纯度。制备硼酸的实验流程如下：

（1）溶解硼砂时需要的玻璃仪器有：烧杯和 。
（2）用pH试纸测定溶液pH的操作方法为 。
（3）用盐酸酸化硼砂溶液生成硼酸的离子方程式为 。
（4）实验流程中缺少的步骤a、步骤b操作分别为 、 。
（5）硼酸酸性太弱不能用碱的标准溶液直接滴定，实验室常采用间接滴定法，其原理为：

滴定步骤为：

①定到终点时溶液颜色变化是    。
②若滴定到终点时消耗NaOH标准溶液22.00mL，则本次滴定测得的硼酸样品中硼酸的质量分数为  （假定杂质不反应）。
③若滴定时滴定管尖嘴部分有气泡，滴定过程中消失，将导致测得的结果   （选填：“偏大”、“偏小”或“不变”）。