高中化学常见气体制备原理及装置选择填空题

硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知：硼镁矿主要成分为Mg₂B₂O₅•H₂O，硼砂的化学式为Na₂B₄O7•10H₂O．利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如下．

回答下列有关问题：
（1）硼砂中B的化合价为_________，溶于热水后，常用H₂SO₄调pH到2～3制取H₃BO₃，反应的离子方程式为________。
（2）X为H₃BO₃晶体加热脱水的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为________，MgCl₂•7H₂O脱水需要在HCl氛围中加热，其目的是________。
（3）硼氢化钠是一种常用的还原剂，它与水反应的离子方程式是BH₄^-+2H₂O=BO₂^-+4H₂↑。硼氢化钠在溶液中能把许多金属离子还原为金属单质，为了抑制它与水的反应，反应应在_______（填“酸性”“中性”或“碱性”）条件下进行，试完成并配平金离子（Au³⁺）被硼氢化钠还原的离子方程式：
_____Au³⁺+____BH₄^-+_____OH^-═___Au↓+______BO₂^-+____ ______。

硼氢化钠(NaBH₄)在化工等领域具有重要的应用价值,某研究小组采用偏硼酸钠(NaBO₂)为主要原料制备NaBH₄,其流程如下:

已知:NaBH₄常温下能与水反应,可溶于异丙胺(沸点:33℃)。
（1）NaBH₄中H元素的化合价为             。
请配平第①步反应的化学方程式，并用单线桥标出电子转移的方向和数目：
□NaBO₂＋□SiO₂＋□Na＋□H₂□NaBH₄＋□Na₂SiO₃
（2） 实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有           、滤纸、玻璃片和小刀等。
在第①步反应加料之前,需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气,该操作的目的是              。
（3）第②步分离采用的方法是             。
第③步分出NaBH₄并回收溶剂,采用的方法是              。
（4）NaBH₄(s)与H₂O(l)反应生成NaBO₂(s)和氢气(g),在25℃,101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH₄(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式是                      。

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）。

铜及其化合物在工农业生产及日常生活中应用非常广泛。某研究小组用粗铜（含杂质铁）制备氯化铜晶体（CuCl₂·2H₂O）的流程如下：

已知常温下，Cu²⁺、Fe³⁺的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表：

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

请回答下列问题：
（1）溶液Ⅰ中加入试剂X可以调节溶液pH，从而除去Fe³⁺且不引人杂质
①试剂X选用下列物质中的_______（填代号）。
a．NaOH   b．CuO   c．Cu    d．Cu（OH）₂
②调节溶液pH时，理论上可选择pH最大范围是____________________________。
（2）检验溶液Ⅰ中的存在Fe³⁺实验操作是_____________________。
（3）向溶液Ⅱ中通入H₂S气体，溶液变浑浊，pH减小，用离子方程式解释其原因________________；
（4）某学习小组用碘量法测定CuCl₂•2H₂O样品的纯度（杂质不参与反应），实验如下：
a．准确称取CuCl₂•2H₂O样品mg于小烧杯中，加入适量蒸馏水和足量的碘化钾，再滴入适量的稀硫酸，充分反应后，将所得混合液配成250mL待测溶液．（已知：2Cu²⁺+4I^-═2Cu↓+I₂）
b．移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用cmol•L^-1Na₂S₂O₃标准液滴定至终点，重复2次，测得消耗标准液体积的平均值为VmL．（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）
①实验中使用的指示剂名称为___________；
②达到滴定终点时，仰视滴定管读数将使测定结果__________（填“偏高”“偏低”或“无影响”）
③该样品中的质量分数为__________（用含m，c，V的代数式表示，不用化简）。
（5）在空气中由CuCl₂•2H₂O晶体得到纯的无水CuCl₂的合理方法是________________。

(16分) Ⅰ请回答：
（1）CO₂的电子式____________________
（2）钠燃烧不能用CO₂灭火，用化学方程式表示其理由________________
（3）重晶石（BaSO₄）不溶于酸，用饱和Na₂CO₃处理转化为易溶于酸的BaCO₃，写出反应的离子方程式__________________
Ⅱ。化合物K₃Fe(A₂B₄)₃.3H₂O 是重要的催化剂。将化合物K₃Fe(A₂B₄)₃.3H₂O受热完全分解，只得到气体产物和固体产物。 经分析，气体产物只有甲、乙和水蒸气。已知甲、乙均由A、B两元素组成，且摩尔质量：M（甲）>M（乙）。A元素的最外层电子数是次外层电子数的2倍，B元素的主族序数是其所在周期数的3倍。 经分析，固体产物只有Fe、FeO和K₂AB₃。某同学再进行以下定量分析。

（1）甲的化学式：____________________
（2）溶液②与KMnO₄发生氧化还原反应的离子方程式：_______________________
（3）由以上实验数据的分析可知n(Fe):n(FeO):n(K₂AB₃)=          :         :         
（4）某同学认为：溶液②由紫红色变为无色，振荡试样半分钟内不变色，即可证明溶液②与KMnO₄溶液反应达滴定终点。判断该同学设想的合理性并说明理由

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）。

MnO₂是具有多种特殊功能的材料，工业上用菱铁矿（MnCO₃）为原料制备MnO₂的工业流程如下：

试回答以下问题：
（1）提高水浸效率的方法有______、______（填两种）。实验室里洗涤MnO₂时用到的玻璃仪器有_____。NaClO的电子式为_________。
（2）反应①的化学方程式为___________。
（3）反应②生成MnO₂的同时，得到一种黄绿色的气体，则该反应的离子方程式为__________。
（4）反应②的尾气常温下通入NaOH溶液后，生成NaClO可循环利用，若制得87gMnO₂，理论上还需要补充NaClO______mol。
（5）工业上还可以将菱锰矿用硫酸直接浸取后，通过电解MnSO₄和H₂SO₄的混合液制备MnO₂，则电解时阳极的电极反应式为__________。

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）。

CMA（醋酸钙、醋酸镁固体的混合物）是高速公路的绿色融雪剂。以生物质废液——木醋液（主要成分乙酸，以及少量的甲醇、苯酚、焦油等杂质）及白云石（主要成分MgCO₃·CaCO₃，含SiO₂等杂质）等为原料生产CMA的实验流程如下：

（1）步骤①发生的反应离子方程式为                   。
（2）步骤②所得滤渣1的主要成分为              （写化学式）；步骤②所得滤液常呈褐色，颜色除与木醋液中含有少量的有色的焦油有关外，产生颜色的另一主要原因是               。
（3）已知CMA中钙、镁的物质的量之比与出水率（与融雪效果成正比）关系如右图所示，步骤④的目的除调节n(Ca)∶n(Mg)约为             （选填： 1∶2；3∶7；2∶3）外，另一目的是              。

（4）步骤⑥包含的操作有             、过滤、洗涤及干燥。

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                           。

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_____________。

湿法炼锌的冶炼过程可用如图简略表示：

请回答下列问题：
（1）NH₃的空间构型是               ．氨气易液化，液氨常做制冷剂，氨气易液化的原因是_____________________．
（2）已知ZnO属于两性氧化物，写出ZnO与NaOH溶液反应的化学方程式：                   ．
（3）上述电解过程中析出锌的电极反应式为                       ．
（4）产生的SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，部分产物可作为工业原料，其反应的离子方程式为           
（5）氨是最重要的化工产品之一。合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得:
CH₄(g)+H₂O(g）CO(g)+3H₂(g)。有关化学反应的能量变化如下图所示,则CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为_______________________．
      

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。

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”)。

(14分)尿素可作为H₂O₂的稳定载体，生产一种固态、耐储存、易运输的新型氧化剂和消毒剂—过氧化尿素[CO(NH₂)₂·H₂O₂]，其合成工艺流程如下：
请回答下列问题：
（1）操作I、II的名称分别是________、_________。CO(NH₂)₂·H₂O₂分子中尿素和过氧化氢之间以________结合，其结合力较弱，具有尿素和过氧化氢双重性质。

（2）工业上生产尿素所需的原料气可由天然气与水反应制备，已知：
①甲烷、氢气的燃烧热分别为890.3kJ/mol、285.8kJ/mol
②H₂O(l)=H₂O(g)    H =+44.0kJ/mol
写出CH₄与水蒸气作用生产CO₂和H₂的热化学方程式：                        。
（3）为测定产品中H₂O₂的含量，称取干燥样品12.0g配成250mL溶液，取25.00mL
于锥形瓶中，加入适量硫酸酸化，用0.20mol/LKMnO₄标准溶液滴定，三次滴定平均消耗KMnO₄溶液20.00mL.（KMnO₄溶液与尿素不反应）.
①完成并配平方程式：

②计算出产品中H₂O₂的质量分数为_____________。
（4）电解含尿素的废水既可以处理废水，又可制得纯氢，电解原理如图所示。电解池中隔膜仅阻止气体通过，A、B两极均为惰性电极。请写出阳极的电极反应方程为_____________。