高中化学常见气体制备原理及装置选择填空题

工业上可用软锰矿浆（主要成分为MnO₂）吸收硫酸厂废气SO₂，并制备MnSO₄.H₂O晶体，其工艺流程如下：

已知：①浸出液的pH<2，且阳离子主要是Mn^2＋，以及少量Fe^2＋、Al^3＋等。
②几种离子沉淀时数据信息如下：

请回答下列问题：
（1）浸出液pH <2的原因可能是_________________________________________。
（2）加入MnO₂，氧化时溶液中反应的离子方程式为________________________ ，若流程中取消“加入MnO₂”，对上述流程的影响是________________________________________。
（3）试剂X________（填“能”或“不能”）选用氢氧化锰，试说明理由：____________
______________________________________________________________________________。
（4）滤渣的主要成分是________，利用滤渣能提取铁红，其原理是______________________
______________________________________________________________________________。
（5）从滤液中提取MnSO₄.H₂O晶体的操作是____________________________________。

常见的一硝基甲苯有对硝基甲苯和邻硝基甲苯两种，均可用于合成各种染料。某探究小组利用下列反应和装置制备一硝基甲苯。

实验中可能用到的数据：

实验步骤：①按体积比1：3配制浓硫酸与浓硝酸混合物40 mL；
②在三颈瓶中加入15 mL(13g)甲苯，按图所示装好药品和其他仪器；
③向三颈瓶中加入混酸，并不断搅拌（磁力搅拌器已略去）；
④控制温度约为50℃，反应大约10 min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现；
⑤分离出一硝基甲苯的总质量13.60 g。
请回答下列问题：
（1）配制混酸的方法是________。反应中需不断搅拌，目的是____________________
_____________________________。
（2）仪器A的名称是________ ，使用该仪器前必须进行的操作是_________。
（3）若实验后在三颈瓶中收集到的产物较少，可能的原因是_________。
（4）分离反应后产物的方案如下：

其中，操作1的名称为________，操作2中需要使用下列仪器中的________（填序号）。

A．冷凝管

B．酒精灯

C．温度计

D．分液漏斗 e．蒸发皿

（5）该实验中一硝基甲苯的产率为________（保留两位有效数字）。

实验探究是学习化学的一个重要方法，某实验小组的同学利用下列装置完成一些常见气体制备以及相关物质性质探究（夹持装置及连接橡胶管已省略，其中装置E有多个供使用）。

可供选择的液体试剂及固体药品：

液体试剂	固体药品
稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸、NaOH溶液、浓氨水、5%H2O2溶液、浓盐酸、饱和食盐水	CaCO3、CaO、MnO2、KMnO4、CaC2、 碱石灰、Cu、Zn、Na2S

请回答下列问题：
（1）装置B中a仪器的名称                。
（2）可由A装置制取相对分子质量小于32的气体有                （任意写2种）。
（3）已知氨气和氯气在常温下可以发生氧化还原反应，A、B分别为氨气和氯气的发生装置，C为纯净干燥的氯气与氨气的反应装置，则仪器的连接顺序是A→ →C← ← ←B。写出装置B（无需加热）中反应的离子方程式                                  。
（4）完成上述实验需选用仪器D和E，D中选用（   ）、E中选用（   ）（填写序号）
A．无水氯化钙         B．饱和碳酸氢钠溶液　      C．饱和食盐水　  
D．五氧化二磷　       E．碱石灰                 F．浓硫酸
（5）C内出现大量白烟，另一种生成物常用作食品包装袋内的保护气，请写出反应的化学方程式                                                  。
（6）请你利用所学化学知识设计一个实验方案检验白烟物质中的离子                      

高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：

已知：①  2KOH + Cl₂ =" KCl" + KClO + H₂O（条件：温度较低）
②  6KOH + 3Cl₂ =" 5KCl" + KClO₃ + 3H₂O（条件：温度较高）
③  2Fe(NO₃)₃ + 2KClO + 10KOH = 2K₂FeO₄ + 6KNO₃ + 3KCl + 5H₂O
回答下列问题：
（1）该生产工艺应在             （填“温度较高”或“温度较低”）的情况下进行；
（2）写出工业上制取Cl₂的化学方程式                                   ；
（3）K₂FeO₄可作为新型多功能水处理剂的原因                            ；
（4）与MnO_{2 —} Zn电池类似，K₂FeO_{4 —} Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，其电极反应式为________，该电池总反应的离子方程式为_____。
（5）在“反应液I ”中加KOH固体的目的是①            ，②               ；
（6）从“反应液II ”中分离出K₂FeO₄后，副产品是              （写化学式）。

利用废铁丝、硫酸铜废液（含硫酸亚铁）和被有机物污染的废铜粉制备硫酸铜晶体。生产过程如下：

试回答下列问题：
（1）铁丝在投入硫酸铜废液前需用稀H₂SO₄进行处理，可能发生反应的离子方程式有             。
（2）为了使灼烧后的氧化铜混合物充分酸溶，在加入稀H₂SO₄的同时，还通入O₂。通入O₂的目的是（用化学反应方程式表示）                 。
在实验室中，常将适量浓硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体（装置如图所示）。

（3）写出烧瓶中发生反应的离子方程式为                                
（4）广口瓶的作用是                 
（5）为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下
设计：将3.2 g铜丝放到45 mL 1.5 mol·L^－1的稀硫酸中，控温在50 ℃。加入18 mL 10%的H₂O₂，反应0.5h后，升温到60 ℃，持续反应1 h后，过滤、蒸发浓缩、减压抽滤等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO₄·5H₂O 10.5 g。请回答：
①加热时温度不宜过高的原因是                           ；
②本实验CuSO₄·5H₂O的产率为              。

实验题(14分)：Ⅰ、HCOOH是一种无色、易挥发的液体，某学习小组参照：原理，用下列仪器（加热及固定装置省略）制备干燥、纯净的CO，并用CO还原CuO粉末。
（1）若所制气体流向从左向右时，上述仪器连接为： A→(   ) →(    )→(    )→(   ) →(   )
（2）A装置中小试管的作用（至少答两条）：
①                               。②                               。
（3）证明HCOOH受热产物中有CO的现象为：                            。
（4）本实验有3处用到酒精灯，除A、B处外，还缺一个酒精灯，应放在       处.
Ⅱ、学习小组查阅资料知：
Cu的颜色为红色或紫红色，而Cu₂O的颜色也为红色或砖红色。②4CuO2 Cu₂O + O₂↑；③ Cu₂O +2H⁺
= Cu+Cu²⁺ + H₂O ；因此对CO充分还原CuO后所得红色固体是否含有Cu₂O进行了认真的研究，提出下列设计方案：
方案①：取该红色固体溶于足量稀硝酸中，观察溶液颜色的变化。
方案②：取该红色固体溶于足量稀硫酸中，观察溶液颜色的变化。
（5）写出Cu₂O与稀硝酸反应的化学方程式：                                 。
（6）请你评价方案②的合理性，并简述理由：方案②：            ，理由：                        。

二氧化硫是重要的工业原料，探究其制备方法和性质具有非常重要的意义。

（1）实验室用图1装置测定SO₂催化氧化为SO₃的转化率。（已知SO₃熔点为16．8℃，假设气体进入装置时分别被完全吸收，且忽略空气中CO₂的影响。）
①简述使用分液漏斗向圆底烧瓶中滴加浓硫酸的操作：                 。
②实验过程中，需要通入氧气。试写出一个用如图2所示装置制取氧气的化学方程式：        。
③当停止通入SO₂熄灭酒精灯后，需要继续通一段时间的氧气，其目的是：        。
④实验结束后，若装置D增加的质量为mg，装置E中产生白色沉淀的质量为ng，则此
条件下二氧化硫的转化率是          （用含字母的代数式表示，不用化简）。
（2）某学习小组设计用如图3装置验证二氧化硫的化学性质。
①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为：                          。
②为验证二氧化硫的还原性，充分反应后，取试管b中的溶液分三份，分别进行如下实验。
方案I：向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉
淀生成。
方案II：向第二份溶液中加入品红溶液，红色褪去。
方案III：向第三份溶液中加入BaC1₂溶液，产生白色沉淀
上述方案中合理的是       （填“I”、“II”、或“III”）；
试管b发生反应的离子方程式：      。
③当通入二氧化硫至试管c中溶液显中性时，该溶液中
c(Na⁺)=                 （用含硫微粒浓度的代数式表示）。

明矾石的主要成分是K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·2Al₂O₃·6H₂O，还含有杂质Fe₂O₃。利用明矾石来制取纯净的Al₂O₃、K₂FeO₄和H₂SO₄的工艺流程如图所示。

请回答下列问题：
（1）焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al₂(SO₄)2Al₂O₃+6SO₂↑+3O₂↑，若生成102gAl₂O₃，转移的电子数目为                    .
（2）生成沉淀I的离子方程式为         ，沉淀II的化学式为               。
（3）溶液经加硫酸调节pH后，过滤，洗涤，可得沉淀I，证明沉淀I已洗涤干净的实验操作和现象是             。
（4）写出Cl₂将沉淀Ⅱ氧化为K₂FeO₄的化学方程式：           。
（5）从滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是                           。
（6） K₂FeO₄也可以铁为电极，通过电解浓的KOH溶液来制取，写出电解法制取K₂FeO₄的
阳极反应式：                    .

某化学小组以苯甲酸为原料，制取苯甲酸甲酯，已知有关物质的沸点如表：

物质	甲醇	苯甲酸	苯甲酸甲酯
沸点/℃	64.7	249	199.6

Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入12.2 g苯甲酸和20 mL甲醇(密度约为0.79 g·cm^-3)，再小心加入3mL浓硫酸，混匀后，投入几块碎瓷片，小心加热使反应完全，得苯甲酸甲酯粗产品。
⑴浓硫酸的作用是________________________________________        _________；
若反应产物水分子中有同位素¹⁸O，写出能表示反应前后¹⁸O位置的化学方程式
___________________________________________________。
⑵甲和乙两位同学分别设计了如图所示的两套实验室合成苯甲酸甲 酯的装置  (夹持仪器和加热仪器均已略去)。

根据有机物的沸点，最好采用______(填“甲”或“乙”)装置。
理由是______________________________________________。
⑶若要提高苯甲酸甲酯的产率，可采取的措施_      
______                                 _。（任写一条）
Ⅱ.粗产品的精制
⑷苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、苯甲酸和水等，现拟用下列流程图进行精制，请在流程图中方括号内填入操作方法的名称。

⑸通过计算，苯甲酸甲酯的产率为__________________________________。

氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂。下图为制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的工艺流程。

请回答下列问题：
（1）氯化铁有多种用途：
①氯化铁做净水剂。请用离子方程式表示其原理____________       __________；
②工业上常用FeCl₃溶液腐蚀铜印刷线路板。这是利用了FeCl₃较强的__________性。
（2）吸收剂X的化学式为              　　   。为检验吸收剂是否已完全转化为FeCl₃溶液，有人设计用酸性高锰酸钾溶液，但很快被否定，理由是（用离子方程式表示）                       。正确的检验方法是：取少量待测液，加入               （写化学式）溶液，若无深蓝色沉淀产生，则证明转化完全。
（3）碱性条件下反应①的离子方程式为____________________________________。
（4）过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品。该反应的化学方程式为2KOH＋Na₂FeO₄ K₂FeO₄＋2NaOH，请根据相关反应原理分析反应能发生的原因                      。
（5）将粗K₂FeO₄产品经重结晶、过滤、          、         ，即得较纯净的K₂FeO₄。

(17分)Na₂SO₃固体在空气中久置容易变质 。
(I)Na₂SO₃固体在空气中变质的主要原因，用化学方程式表示为                       。
(II)为探究Na₂SO₃样品的变质情况，现提出以下假设：
假设1：Na₂SO₃样品完全变质； 假设2：Na₂SO₃样品完全没有变质；假设3：              。
补充完成以下实验过程及现象和结论，完成探究。

实验操作	现象和结论
步骤1：取少许样品于试管中，加入适量蒸馏水充分溶解，再滴加H2SO4酸化的KMnO4溶液；	现象：若KMnO4溶液的紫红色褪为无色 ①结论：样品中有      离子，假设1不成立。 ②褪色的离子方程式为：                                                            。
步骤2：另取少许样品于试管中，加入适量蒸馏水充分溶解，再滴加稀HCl，使溶液呈酸性，再滴加适量BaCl2溶液；	③现象：若                                                  ； 结论：假设2成立。
……	……

(III)为测定某无水Na₂SO₃固体样品的纯度，甲同学设计了下图实验。

检查B装置气密性的操作为                                                         。
（2）实验中待锥形瓶中不再产生气体后，打开活塞P从导管左端缓缓鼓入一定量的空气，这样做的目的是                                                         。
（3）除已称量的a g Na₂SO₃样品外，实验中还应测定的数据是          处(填图中字母)装置实验前后的质量差。

下图是研究铜与浓硫酸的反应装置：

（1）A试管中发生反应的化学方程式为                                   。
（2）反应一段时间后，可观察到B试管中的现象为                                    。
（3）C试管口浸有NaOH溶液的棉团作用是                                           。
（4）实验结束后，证明A试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是                                              。
（5）在铜与浓硫酸反应的过程中，发现有黑色物质出现，经查阅文献获得下列资料。

资料1	附表铜与浓硫酸反应产生黑色物质的相关性质
资料2	X射线晶体分析表明，铜与浓硫酸反应生成的黑色物质为Cu2S、CuS、Cu7S4中的一种或几种。

 仅由上述资料可得出的正确结论是            。
A．铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个 B．硫酸浓度选择适当，可避免最后产物中出现黑色物质；C．该反应发生的条件之一是硫酸浓度≥15 mol·L D．硫酸浓度越大，黑色物质越快出现、越难消失

（2014届东北三省四市高三第一次模拟考试理综化学试卷）
蓝铜矿主要含xCuCO₃·yCu(OH)₂，还含有少量Fe的化合物，工业上以蓝铜矿为原料制备Cu、CaCO₃和CuSO₄．5H₂O。具体方法步骤如下：

已知：

金属离子		Fe^3+	Fe^2+	Cu^2+
pH	氢氧化物开始沉淀	1.9	7.0	4.7
	氢氧化物完全沉淀	3.2	9.0	6.7

 
（1）蓝铜矿的主要成分与焦炭高温条件可以生成铜、二氧化碳和水，写出该反应的化学方程式
                                                                      。
（2）从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为             （填代号）。
a．KMnO₄     b．K₂Cr₂O₇    c．H₂O₂      d．氯水
（3）在溶液B中加入CuO的作用是调节溶液pH，则pH的范围为            。
（4）由溶液C获得CuSO₄．5H₂O，需要经过加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作，加热蒸发至          时停止加热。
（5）制备CaCO₃时，应向CaCl₂溶液中先通人(或加入）试剂②，则试剂②可以是            
(填代号）；
a．氨水        b．盐酸      c．水蒸气      d．NaOH溶液
如果不加人试剂②，则CaCl₂溶液不能与CO₂反应生成CaCO₃，请依据难溶电解质的沉淀溶解平衡原理分析可能的原因                                        。
（6）为确定试剂①的用量，需测定溶液A中Fe²⁺的浓度。实验操作为：准确量取20.00mL 溶液A于锥形瓶中，用0.01200 mol/L的酸性KMnO₄标准溶液滴定至终点，消耗KMnO₄标准溶液15.00 mL，则溶液A中Fe²⁺的浓度为                   。

（2014届江苏省高三百校联合调研测试（一）化学试卷）
二氧化氯（ClO₂）可用于自来水消毒。以粗盐为原料生产ClO₂的工艺主要包括：①粗盐精制；②电解微酸性NaCl溶液；③ClO₂的制取。工艺流程如下图：

（1）粗食盐水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质。除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的试剂X，X是　       　(填化学式)，至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO₄^2-，其原因是　                 　。（已知：Ksp(BaSO₄)＝1.1×10^－10；Ksp(BaCO₃)＝5.1×10^－9）
（2）上述过程中，将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠与盐酸反应生成ClO₂。电解时生成的气体B是　           　；反应Ⅲ的化学方程式为　                  　。
（3）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，进行了以下实验：
步骤1：准确量取ClO₂溶液10.00 mL，稀释成100 mL试样。
步骤2：量取V₁mL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分钟。(已知：ClO₂＋I^－＋H⁺—I₂＋Cl^－＋H₂O 未配平)
步骤3：以淀粉溶液作指示剂，用c mol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。（已知：I₂＋2S₂O₃^2-＝2I^－＋S₄O₆^2-）
① 准确量取10.00 mL ClO₂溶液的玻璃仪器是　                    　。
② 滴定过程中，至少须平行测定两次的原因是　                      　。
③ 根据上述步骤可计算出原ClO₂溶液的物质的量浓度为　　mol·L^－1（用含字母的代数式表示）。

氯化铜是一种广泛用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品。某研究小组用粗铜（含杂质Fe）按下述流程制备氯化铜晶体（CuCl₂·2H₂O）。

（1）实验室采用如下图所示的装置，可将粗铜与Cl₂反应转化为固体1（加热仪器和夹持装置已略去）。

① 仪器A的名称是　　　　         。
② 装置B中发生反应的离子方程式是　　　　　。
③如果浓盐酸不能顺利滴下，可能的原因是              。
④装置Ⅳ中盛装的试剂是                ，其作用是                 。
（2）在CuCl₂溶液转化为CuCl₂·2H₂O的操作过程中，发现溶液颜色由蓝色变为黄绿色。小组同学欲探究其原因。
已知：在氯化铜溶液中有如下转化关系：
 (aq) +4Cl^－(aq)(aq) +4H₂O(l)
蓝色　　　　　　　　　　　黄色
①上述反应的化学平衡常数表达式是K=　　　　。
②现欲使溶液由黄色变成蓝色，请写出两种可采用的方法
a．                     b                    。
（3）由CuCl₂溶液得到CuCl₂·2H₂O的过程中要加入盐酸的目的是                  。