高中化学常见气体制备原理及装置选择填空题

硼是一种重要的非金属元素，单质硼可以通过硼镁矿Mg₂B₂O₅·H₂O来制取。
第①步：将硼镁矿用浓碱NaOH溶液溶解，过滤得NaBO₂溶液。                                                第②步：将NaBO₂浓缩后通入CO₂调节碱度，结晶析出硼砂Na₂B₄O₇·10H₂O。
第③步：将硼砂溶于水后，用H₂SO₄调节酸度，过滤得H₃BO₃晶体。
第④步：加热硼酸使之脱水。
第⑤步：脱水产物用镁还原即得粗单质硼。请回答下列问题：
（1）第①步和第⑤步的化学方程式分别为                ，                。
（2）将制得的粗硼在一定条件下反应全部生成BI₃，然后BI₃热分解可以得到纯净的单质硼。0.20g粗硼制成的BI₃分解得到的I₂全部被收集后，用 2.00mol／LNa₂S₂O₃溶液滴定，用去27.00mL Na₂S₂O₃溶液（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）。
①盛装Na₂S₂O₃溶液的为            (填“酸式”或“碱式”)滴定管。
滴定过程中所用的指示剂为          ，滴定终点的现象是           
②粗硼中硼的含量为           。
（3）上述制得的硼砂晶体（Na₂B₄O₇·10H₂O）还可制备过硼酸钠，它是一种优良的漂白剂，被广泛应用于洗衣粉、漂白粉、洗涤剂中。巳知纯品过硼酸钠晶体中各元素的物质的量之比为n（Na）：n（B）：n（H）：n（O）＝l：1：n：7。将制得的纯品样品在70℃以上加热将逐步失去结晶水，测得纯品质量随温度的变化如下图所示，则T₃时所得晶体的化学式为：      。若反应温度控制不当，所得的过硼酸钠晶体中将混有NaBO₂，则产品中钠的质量分数        (填“升高”、“降低”或“不变”)。

NaNO₃是重要的化工原料，可通过下列方法制备：
第一步：在吸收塔中，将硝酸生产中排出的尾气（体积分数：含0.5% NO、1.5% NO₂）用纯碱溶液完全吸收，得到NaNO₂、NaNO₃和Na₂CO₃的混合液及CO₂气体。
第二步：将吸收塔中的混合液送入转化塔中，加入50%HNO₃溶液，同时通入足量的压缩空气搅拌，充分反应，得到 NaNO₃和硝酸的混合液。
第三步：将转化塔中的混合液用纯碱中和后，经蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离、干燥，得NaNO₃成品。
已知：每生产1.0 t纯净的NaNO₃固体，需消耗0.65 t无水Na₂CO₃、消耗氧气的体积为33.6 m³（标准状况下）和一定量的HNO₃。生产过程中排出的尾气中均不含氮氧化物。
回答下列问题：
（1）第一步生产过程中发生反应的总化学方程式是                。
（2）检验NaNO₃成品中是否含少量的Na₂CO₃杂质的方法是        。
（3）生产过程中Na₂CO₃的利用率是        （计算结果精确到小数点后两位）。
（4）生产1.0 t纯净的NaNO₃固体，可以处理硝酸生产中排出的尾气的体积至少为     m³
（标准状况下）。

锶(Sr)为第5周期ⅡA族元素。高纯六水氯化锶晶体(SrCl₂·6H₂O)具有很高的经济价值，61℃时晶体开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。用工业碳酸锶粉末(含少量Ba、Fe的化合物等杂质)制备高纯六水氯化锶晶体的过程如图所示。

请回答下列问题：
（1）操作①加快反应速率的措施有                  (任写一种方法即可)
（2）加入少量30% H₂O₂溶液的目的是                        
（3）步骤③中调节溶液PH至8—10，宜选用的试剂为____________(填序号)。
A．氨水     B．氢氧化锶粉末     C．氢氧化钠     D．氧化锶粉末
所得滤渣的主要成分是_______、         (填化学式)。
（4）步骤⑤中，洗涤氯化锶晶体选用少量冰水的原因是                     
工业上用热风吹干六水氯化锶，选择的适宜温度范围是________________。
A．50~60℃      B．70~80℃       C．80~100℃       D．100℃以上 
（5）若滤液中Ba²⁺ 浓度为1×10^-5mol/L，依据右表数据可以推算滤液中Sr²⁺物质的量浓度为___________________。

(12分)过氧化钙晶体[CaO₂·8H₂O]较稳定，呈白色，微溶于水，能溶于酸性溶液。广泛应用于环境杀菌、消毒等领域。
★过氧化钙晶体的制备
工业上生产CaO₂·8H₂O的主要流程如下：

（1）用上述方法制取CaO₂·8H₂O的化学方程式是                            。
（2）沉淀时常用冰水控制温度在10℃以下和通入过量的NH₃，其可能原因分别是
①                         ；②                       。
★过氧化钙晶体含量的测定
准确称取0.3000g产品于锥形瓶中，加入30 mL蒸馏水和10 mL 2.000 mol·L^－1 H₂SO₄，用0.0200 mol/LKMnO₄标准溶液滴定至终点。重复上述操作两次。H₂O₂和KMnO₄反应的离子方程式为2MnO₄^－＋5 H₂O₂＋6H⁺＝2Mn²⁺＋5O₂↑＋8H₂O
（3）滴定终点观察到的现象为                               。
（4）根据表1数据
表1. KMnO₄标准溶液滴定数据

滴定次数	样品的质量/g	KMnO4溶液的体积/mL
滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	0.3000	1.02	24.04
2	0.3000	2.00	25.03
3	0.3000	0.20	23.24

计算产品中CaO₂·8H₂O的质量分数（写出计算过程）：

（14分，每空2分）硫酸亚锡（SnSO₄）是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业。某研究小组设计SnSO₄晶体的制备路线如下：

查阅资料：
I．酸性条件下，锡在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺两种主要存在形式，Sn²⁺易被氧化。
Ⅱ．SnCl₂易水解生成碱式氯化亚锡。
回答下列间题：
（1）锡原子的核电荷数为50，与碳元素属于同一主族，锡元素在周期表中的位置是        。
（2）操作I是               。
（3） SnCl₂粉末需加浓盐酸进行溶解，请用平衡移动原理解释原因：                。
（4）加入Sn粉的作用有两个：①调节溶液pH;②              化。
（5）反应I得到的沉淀是SnO，得到该沉淀的离子反应方程式为：           。
（6）酸性条件下，SnSO₄还可以用作双氧水去除剂，发生反应的离子方程式是：        。
（7）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度（杂质不参与反应）：
①将试样溶于盐酸中，发生的反应为：Sn+2HCl＝SnCl₂+H₂↑；
②加入过量的FeCl₃溶液；
③用已知浓度的K₂ C_r2O₇溶液滴定②中生成的Fe²⁺，发生的反应为：
6FeCl₂+ K₂ C_r2O₇+14HCl＝6FeCl₃ +2KCl+2CrCl₃+7H₂O。
取1.226 g锡粉，经上述各步反应后，共用去0.100 mol/L K₂ C_r2O₇洛液32．00 mL。锡粉中锡的质量分数是                    。

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________________________________________________________________。

某科研小组设计出利用工业废酸(l0%)来堆浸某废弃的氧化铜锌矿的方案，实现废物综合利用，如下图所示。

已知：各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示。

请回答下列问题：
（1）氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS
不溶，则相同温度下：Ksp(CuS)______Ksp(ZnS)（选填“>”“<”或“=”）。
（2）物质A可使用下列物质中的   。

A．KMnO4

B．O2

C．H2O2

D．Cl2

（3）除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在________范围之间。
（4）物质B可直接用作氮肥，则B的化学式是________。
（5）除铁后得到的Fe(OH)₃可用KClO溶液在碱性环境下将其氧化得到一种高效的多功能水处理剂——K₂FeO₄，写出该反应的离子方程式__________。

（每空2分，14分）硫酸有着重要的用途，硫酸工业中废渣的成分为SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO。某探究性学习小组的同学设计了以下实验方案，将硫酸废渣中金属元素转化为氢氧化物沉淀分离开来。

已知常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下：

阳离子	Fe^3^＋	Al^3^＋	Mg^2^＋
开始沉淀时的pH	1.9	3.7	9.6
沉淀完全时的pH	3.2	5.2	11.0

 
（1）固体A溶于NaOH溶液的化学方程式为_____________________________________。
（2）实验室用11.9mol/L的浓盐酸配制250mL3.0mol/L的稀盐酸，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需要_______________________________________________。
（3）上述流程中的试剂Y最好选用下列中的　　　　（选填字母编号）。
A．水　    　  B．氧化镁　   　    C．氨水　       　D．氢氧化钠
（4）写出溶液D中的金属离子在加入试剂Y时发生反应的离子方程式                  ；
                                。
（5）实验室可用大理石和稀盐酸反应制取上述流程中所需的CO₂，所用仪器如下，装置A产生CO₂，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→　　　　，装置C中应盛放的试剂为　　　　。

(15分)硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)俗称保险粉，可用于照相业作定影剂，也可用于纸浆漂白作脱氯剂等。实验室可通过Na₂S、Na₂CO₃和SO₂共同反应来制取Na₂S₂O₃。
       
图1                                               图2
（1）写出图1所示装置中三颈瓶中由反应制取Na₂S₂O₃的化学方程式_       ___。
如将分液漏斗中的H₂SO₄改成浓盐酸，则三颈烧瓶内除Na₂S₂O₃生成外，还有_____(填化学式)杂质生成。
（2）为测定所得保险粉样品中Na₂S₂O₃·5H₂O的质量分数，可用标准碘溶液进行滴定，反应方程式为2Na₂S₂O₃＋I₂===2NaI＋Na₂S₄O₆。
① 利用KIO₃、KI和HCl可配制标准碘溶液。写出配制时所发生反应的离子方程式：___________________。
② 准确称取一定质量的Na₂S₂O₃·5H₂O样品于锥形瓶中，加水溶解，并滴加__ 作指示剂，用所配制的标准碘溶液滴定。滴定时所用的玻璃仪器除锥形瓶外，还有_____。
③ 若滴定时振荡不充分，刚看到溶液局部变色就停止滴定，则会使样品中Na₂S₂O₃·5H₂O的质量分数的测量结果______(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
（3）本实验对Na₂S的纯度要求较高，利用图2所示的装置可将工业级的Na₂S提纯。已知Na₂S常温下微溶于酒精，加热时溶解度迅速增大，杂质不溶于酒精。提纯步骤依次为：
① 将已称量好的工业Na₂S放入圆底烧瓶中，并加入一定质量的酒精和少量水；
② 按图2所示装配所需仪器，向冷凝管中通入冷却水，进  出（用字母“a”、“b”填空）水浴加热；
③ 待_____时，停止加热，将烧瓶取下；
④ ___________________________；
⑤ ________________________；
⑥ 将所得固体洗涤、干燥，得到Na₂S·9H₂O晶体。

高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。

（1）上述流程中可以循环使用的物质有       、            （写化学式）。
（2）若不考虑制备过程中的损失与物质循环，则1 mol MnO₂可制得      mol KMnO₄；反应中二氧化锰的主要作用是      （“氧化剂”、  “还原剂”、“催化剂”）。
（3）操作I的名称是      ；操作Ⅱ根据KMnO₄和K₂CO₃两物质在      （填性质）上的差异，采用       （填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO₄粗晶体。
（4）写出母液中加入生石灰苛化时的反应总的离了方程式                   ．
（5）该生产中需要纯净的CO₂气体。若实验室要制备纯净的CO₂，所需试剂最好选择（选填代 号）              。

A．石灰石

B．稀HC1

C．稀H2SO4

D．纯碱

所需气体发生装置是              （选填序号）。

正丁醚常用作有机反应的溶剂。实验室制备正丁醚的主要实验装置如下图：

反应物和产物的相关数据如下

合成正丁醚的步骤：
①将6 mL浓硫酸和37 g正丁醇，按一定顺序添加到A中，并加几粒沸石。
②加热A中反应液，迅速升温至135℃，维持反应一段时间。分离提纯：
③待A中液体冷却后将其缓慢倒入盛有70 mL水的分液漏斗中，振摇后静置，分液得粗产物。
④粗产物依次用40 mL水、20 mL NaOH溶液和40 mL水洗涤，分液后加入约3 g无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙。
⑤将上述处理过的粗产物进行蒸馏，收集馏分，得纯净正丁醚11 g。   
请回答：
（1）步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序为______________________________。
写出步骤②中制备正丁醚的化学方程式______________________________。
（2）加热A前，需先从__________（填“a”或“b”）口向B中通入水。
（3）步骤③的目的是初步洗去                         ，振摇后静置，粗产物应从分液漏斗的   （填“上”或“下”）口分离出。
（4）步骤④中最后一次水洗的目的为______________________________。
（5）步骤⑤中，加热蒸馏时应收集__________（填选项字母）左右的馏分。
a．100℃       b． 117℃      c． 135℃   d．142℃
（6）反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质，且分为上下两层，随着反应的进行，分水器中液体逐渐增多至充满时，上层液体会从左侧支管自动流回A。分水器中上层液体的主要成分为__________，下层液体的主要成分为__________。（填物质名称）
（7）本实验中，正丁醚的产率为__________。

硫酸铅（PbSO₄）广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿（PbS）直接制备硫酸铅粉末的流程如下：

已知：（ⅰ）PbCl₂（s）+2Cl^－(aq)PbCl₄^-(aq) △H＞0
（ⅱ）K_sp(PbSO₄)=1.08×10^-8, K_sp(PbCl₂)=1.6×10^-5
（ⅲ）Fe^3＋、Pb^2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的PH值分别为3.2、7.04
（1）步骤Ⅰ中生成PbCl₂和S的离子方程式                               ，加入盐酸的另一个目的是为了控制PH值在0.5～1.0，原因是                                     。
（2）用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因                       。
（3）写出PbCl₂晶体转化为PbSO₄沉淀的离子方程式                           。
（4）请用离子方程式解释滤液2加入H₂O₂可循环利用的原因                         ，滤液3是               。
（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的  PbSO₄分别转化为PbO₂和Pb，充电时阴极的电极反应式为                      。

卤块的主要成分是MgCl₂，此外还含Fe²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺等杂质离子。以卤块为原料按下图所示流程进行生产，可制得轻质氧化镁。

查阅资料得下表相关数据：

表1： 生成氢氧化物沉淀的pH	表2： 原料价格表
物质	开始沉淀	沉淀完全	物质	价格（元/吨）
Fe(OH)3	2.7	3.7	a．漂液（含25.2%NaClO）	450
Fe(OH)2	7.6	9.6﹡	b．双氧水（含30%H2O2）	2400
Mn(OH)2	8.3	9.8	c．烧碱（含98%NaOH）	2100
Mg(OH)2	9.6	11.1	d．纯碱（含99.5%Na2CO3）	600

﹡Fe²⁺氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，必须将它氧化后以Fe(OH)₃沉淀形式才能除尽。
若要求产品尽量不含杂质且生产成本较低，请根据上表提供的资料回答：
（1）流程中加入的试剂X、Y、Z最佳选择依次是表2中的           （选填试剂编号）。
（2）步骤②发生反应的离子方程式为      ；步骤⑤中发生反应的化学方程为      。
（3）步骤③控制pH=9.8的目的是                                           。
（4） 若在实验室进行步骤⑥的灼烧实验，必须用到的仪器是铁三脚、酒精喷灯、      和
泥三角。
（5）在探究Mg(OH)₂溶解性的实验中，发现向装有少量Mg(OH)₂浊液的试管中加入适量
NH₄Cl晶体，充分振荡后溶液会变澄清，请用化学平衡的原理解释浊液变澄清的原
因         。

(14分)氧化锌是橡胶、油漆、搪瓷、电缆、医药、电子、化学等工业的重要原料。以氧
化锌粗品为原料制备活性氧化锌的生产工艺流程如下：

（1）.浸出”后得到的酸性溶液中含有Zn^2＋、SO₄^2－，另含有Fe^2＋、Cu^2＋、^＋、Mn^2＋等
杂质。物质A的作用是调节溶液的pH至5 4，物质A最好选择________。

A．NH3.H2O

B．Na2CO3

C．H2SO4

D．ZnO

已知25℃时部分金属离子从开始形成氢氧化物沉淀到沉淀完全时溶液的pH如下表：

该温度下。
（2） KMnO₄的作用是除去Mn^2＋和Fe^2＋，则KMnO₄与Mn^2＋反应的离子方程式为_____________________________________；若溶液中，则处理1该溶液，Fe^2＋所消耗的KMnO₄的质量为________g（保留两位有效数字）。
（3）杂质Cu^2＋、^2＋可利用置换反应除去，则物质B是_________。
（4）被灼烧的沉淀是，生成该沉淀的化学方程式为________。
如何检验该沉淀是否洗净？________________________________。

(12分)l，2二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂，常温 下它是无色液体，密度2.189．cm，沸点131.4℃，熔点9.79℃，不溶于水，易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂。在 实验室中可用下列反应制备1，2二溴乙烷。

某化学兴趣小组用如图所示的装置（部分固定和夹持装置省略）进行探究实验，以验证产物中有乙烯生成且乙烯具有不饱和性。当温度迅速上升后，可观察到试管中溴水褪色，烧瓶中浓硫酸与乙醇的混合液体变为棕黑色。

回答下列问题：
（1）已知该实验的副反应之一是乙醇会被浓硫酸氧化成CO₂。写出该反应的化学方程式：
_________________________________________________________________。
（2）甲同学认为：溴水褪色的现象不能证明反应中有乙烯生成且乙烯具有不饱和性，其理
由是________（填正确答案的标号，下同）。

A．乙烯与溴水易发生取代反应

B．使溴水褪色的物质，未必是乙烯

C．使溴水褪色的反应，未必是加成反应

D．浓硫酸氧化乙醇生成的乙醛，也会使溴水褪色

（3）乙同学经过仔细观察后认为试管中另一现象可证明反应中有乙烯生成，该现象是
（4）丙同学对上述实验进行了改进，在I和II之间增加如图所示的装置，则A中的试剂为________，其作用是________B中的试剂为________，其作用是________。
（5）丁同学通过洗涤、蒸馏等操作对l，2一二溴乙烷粗品进行了精制。该洗涤操作用到的主要玻璃仪器是_________，该仪器在使用前须清洗干净并_________。