高中化学常见气体制备原理及装置选择填空题

计算：
（1）同温同压下的两个相同容器中分别装有O₂和O₃气体，则两瓶气体中分子数之比是           ，质量之比是             ，密度之比是             
（2）下列所给出的几组物质中：含有分子数最多的是           ；含有原子数最多的是          ；标准状况下体积最大的是            。（填序号）
①1gH₂； ②2.408×10²³个CH₄；③10.8gH₂O； ④ 标准状况下6.72LCO₂
（3）设N_A表示阿伏加德罗常数，如果ag某气体含有的分子数是b，则cg该气体在标准状况下的体积是             （用含N_A的式子表示）。
（4）工业上，向500—600℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁；向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行试验。

回答下列问题：
①制取无水氯化铁的实验中，装置B中加入的试剂是             。
②制取无水氯化亚铁的实验中若操作不当，制得的FeCl₂会含有少量FeCl₃，欲制得纯净的FeCl₂，在实验操作中应先                  ，再                    。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿(主要成分为Co₂O₃、Co(OH)₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等)制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程
如下：

已知：①浸出液含有阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子沉淀时溶液的pH见下表：(金属离子浓度为：0.01mol/L)

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110~120℃时，失去结晶水生成CoCl₂。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式____________________。
（2）写出加适量NaClO₃发生反应的主要离子方程式_________________________________。
（3）“加Na₂CO₃调pH至a”，过滤所得到的沉淀为                  。
（4）“操作1”中包含3个基本实验操作，依次是_______,_________和过滤。
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如下图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是             ；其使用的最佳pH范围是___________(填选项序号)。

A．2.0~2.5      B．3.0~3.5       
C．4.0~4.5      D．5.0~5.5
（6）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量AgNO₃溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。
通过计算发现粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100％，其原因可能是                                                     （答一条即可）。
（7）已知某锂离子电池正极是LiCoO₂，含Li^＋导电固体为电解质。充电时，Li^＋还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6（C₆）中（如下图所示）。若该电池的总反应为LiCoO₂＋C₆CoO₂＋LiC₆，则电池放电时的正极反应式为：                                  。

试用化学方法除去下列物质中混有的少量杂质，要求除杂试剂均过量，若为溶液中的离子反应请写出其离子方程式，否则写化学方程式。并写出相应的分离方法。
（1）除去FeCl₂溶液中混有的少量FeCl₃；方程式：     ______________  。分离方法：______
（2）除去CO₂气体中混有的少量HCl；方程式：_______________。分离方法：______
（3）除去NaCl溶液中混有的少量NaBr；方程式：__________________。分离方法：______

淀粉水解的产物（C₆H₁₂O₆）用硝酸氧化可以制备草酸，装置如图所示（加热、搅拌和仪器固定装置均已略去）：实验过程如下：①将1∶1的淀粉水乳液与少许硫酸(98%)加入烧杯中，水浴加热至85℃～90℃，保持30 min，然后逐渐将温度降至60℃左右；②将一定量的淀粉水解液加入三颈烧瓶中；③控制反应液温度在55～60℃条件下，边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸（65%HNO₃、98%H₂SO₄的质量比为2：1.5）溶液；④反应3h左右，冷却，过滤后再重结晶得草酸晶体。

硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应：
C₆H₁₂O₆＋12HNO₃→3H₂C₂O₄＋9NO₂↑＋3NO↑＋9H₂O  
C₆H₁₂O₆＋8HNO₃→6CO₂＋8NO↑＋10H₂O        
3H₂C₂O₄＋2HNO₃→6CO₂＋2NO↑＋4H₂O
请回答下列问题：
（1）实验①加入98%硫酸少许的目的是：    。
（2）冷凝水从a口进入，但实验中若混酸滴加过快，将导致草酸产量下降，其原因是    。
（3）检验淀粉是否水解完全所用的试剂为    。
（4） 当尾气中n(NO₂):n(NO)＝1：1时，过量的NaOH溶液能将NO_x全部吸收，发生的化学反应方程式为：    。
（5） 将产品在恒温箱内约90℃以下烘干至恒重，得到二水合草酸。用KMnO₄标准溶液滴定，该反应的离子方程式为：2MnO₄^- + 5H₂C₂O₄ + 6H⁺ = 2Mn²⁺ + 10CO₂↑+ 8H₂O
称取该样品0.12 g，加适量水完全溶解，然后用0.020 mol·L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定至终点（杂质不参与反应），此时滴定终点的现象为    。滴定前后滴定管中的液面读数如图所示，则该草酸晶体样品中二水合草酸的质量分数为    。

 

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________________。

高铁酸钠（Na₂FeO₄）具有很强的氧化性，是一种新型的绿色非氯净水消毒剂和高容量电池材料。以粗FeO（含有CuO、Al₂O₃和SiO₂等杂质）制备高铁酸钠的生产流程如下：

已知：NaClO不稳定，受热易分解。回答下列问题：
（1）高铁酸钠（Na₂FeO₄）中铁元素的化合价为            。
粗FeO酸溶过程中通入高温水蒸气，其目的是　　　　　　　              　　　。
（2）操作Ⅰ目的是得到高纯度FeSO₄溶液，氧化Ⅰ后的溶液中如果滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，由此推测氧化Ⅰ反应的离子方程式为　　　                  　　　　。
（3）本工艺中需要高浓度NaClO溶液，可用Cl₂与NaOH溶液反应制备：
①Cl₂与NaOH溶液反应的化学方程式为_____________________________________。
②在不同温度下进行该反应，反应相同一段时间后，测得生成NaClO浓度如下：

温度/^0C	15	20	25	30	35	40	45
NaClO浓度/mol·L^-1	4.6	5.2	5.4	5.5	4.5	3.5	2

请描述随温度变化规律：温度小于30℃时，NaClO浓度随温度升高而增大；温度高于30℃时，____________________________________________________。NaClO浓度随温度变化具有上述规律的原因为：________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________。

某课外小组研究铝土矿中Al₂O₃的含量。查阅资料得知，铝土矿的主要成分是Al₂O₃，杂质是Fe₂O₃、SiO₂等。从铝土矿中提取Al₂O₃的过程如下：

（1）固体B的主要用途有（写出1条即可）                          。
（2）第①步，向铝土矿中加入足量烧碱溶液后，发生反应的离子方程式是：
                              ；                           。
（3）第③步中，生成氢氧化铝的离子方程式是                                                          。
（4）工业上制取AlCl₃用Al₂O₃与C、Cl₂在高温条件下反应，每消耗0.5 mol碳单质，转移1 mol电子，反应的化学方程式是_________________________________________________________。
（5）将实验过程中所得固体精确称量。课外小组发现所得氢氧化铝固体的质量与原铝土矿质量相等，则该铝土矿中Al₂O₃的质量分数是________。(保留一位小数)

A、B、C、D、E均为短周期主族元素，其原子序数依次增大。其中A元素原子核内只有1个质子；A与C，B与D分别同主族； B、D两元素原子序数之和是A、C两元素原子序数之和的2倍。
请回答下列问题：
（1）由上述元素组成的下列物质中属于非电解质的是         （填字母编号）。
a．A₂B           b．DB₂           c．AE            d．C₂DB₃
（2）D元素在元素周期表中的位置为                                              ；化合物CBA中含有的化学键类型是                                                   ；化合物C₂B中两种离子的半径大小关系为         ＞         （填离子符号）。
（3）实验室中欲选用下列装置制取并收集纯净干燥的E₂气体。

①实验中应选用的装置为                       （按由左到右的连接顺序填写）；
②装置A中发生反应的化学方程式为                                                 。

四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿（主要成分是FeTiO₃）制备TiCl₄等产品的一种工艺流程示意图如下：

回答下列问题：
（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
2Fe³⁺ + Fe ="===" 3Fe²⁺    2TiO²⁺（无色）+ Fe + 4H⁺="===" 2Ti³⁺（紫色）+ Fe²⁺+2 H₂O
Ti³⁺（紫色）+ Fe³⁺+ H₂O ====TiO²⁺（无色）+ Fe²⁺+2H⁺
加入铁屑的作用是                。
（2）在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO₂·nH₂O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在_________范围。
（3）写出④中TiO₂和焦炭、氯气反应的化学方程式：______________________________。
（4）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是            （只要求写出一项 ）。
（5）依据表格信息，要精制含少量SiCl ₄杂质的TiCl ₄，可采用            方法。

	TiCl4	SiCl4
熔点/℃	-25.0	-68.8
沸点/℃	136.4	57.6

 

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_____________。

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_____________。

(15分)电子垃圾含70%Cu、25%Al、4%Fe以及少量Pt、Au)实验室现欲回收处理制备硫酸铜和硫酸铝晶体，合成路线如下

查阅资料获取下列信息Cu可与H₂SO₄、H₂O₂反应生成CuSO₄;铁铝铜等离子沉淀为氢氧化物的PH值如表所示

请回答下列问题
（1）写出Cu与稀H₂SO₄、H₂O₂反应的离子方程式                              ；
（2）操作Ⅱ中X的取值范围                              ；
（3）操作Ⅲ中蒸发浓缩所需的玻璃仪器                             ;
（4）操作中的滤渣生成Al₂(SO₄)₃·18H₂O的化学方程式                       ；
（5）为测定CuSO₄ ·5H₂O晶体的纯度，取ag试样配成100ml溶液，取25．00ml，消除干扰离子后，用 b mol．L^-1EDTA(Na₂H₂Y)标准溶液滴定Cu²⁺(离子方程式为Cu²⁺+H₂Y^2-=CuY^2-+2H⁺)滴定至终点平均消耗EDTA12．00ml，则CuSO₄·5H₂O的纯度为                           。

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）80℃时浸取液冷却至0℃过滤，滤渣的主要成分为：              （写化学式）。
（3）反应器中加入氯化铵饱和溶液发生反应的离子方程式为                 。
（4）已知：2NH₄ClO₄ N₂↑+ 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 Cu     f Fe
利用下图装置对高氯酸铵热分解产生的三种气体进行分别吸收或收集。

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   (选填:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。
Ⅰ. a b d     Ⅱ. c b e     Ⅲ. b c f