高中化学常见气体制备原理及装置选择填空题

铁的发现和大规模使用，是人类发展史上的一个光辉里程碑，它把人类从石器时代、青铜器时代带到了铁器时代，推动了人类文明的发展。
（1）高铁酸钠（Na₂FeO₄）是水处理过程中的一种新型净水剂，它的氧化性比高锰酸钾更强，本身在反应中被还原成三价铁离子达到净水的目的。按要求回答下列问题：
高铁酸钠主要通过如下反应制取：2Fe(OH)₃ + 3NaClO + 4NaOH ＝ 2Na₂FeO₄ + 3X + 5H₂O，则X的化学式       ，反应中被氧化的物质是        （写化学式）。
（2）铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆。以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，用硫酸渣制备铁红（Fe₂O₃）的过程如下：

①酸溶过程中Fe₂O₃与稀硫酸反应的化学方程式为        __   ；“滤渣A”主要成份的化学式为              。
②还原过程中加入FeS₂的目的是将溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺，而本身被氧化为H₂SO₄，请完成该反应的离子方程式：
FeS₂ +     Fe^{3 +} +      H₂O ="="     Fe^{2 +} +      SO₄^2- +          ___  。
③氧化过程中，O₂、NaOH与Fe²⁺反应的离子方程式为              。
④为了确保铁红的质量和纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是3.2～3.8，

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
开始沉淀pH	2.7	3.8	7.6	9.4
完全沉淀pH	3.2	5.2	9.7	12.4

如果pH过大，可能引起的后果是_________；滤液B可以回收的物质有________（写化学式）。

我国化工专家侯德榜，改进氨碱法设计了“联合制碱法”，为世界制碱工业作出了突出贡献．生产流程如下图：

（1）完成有关反应的化学方程式
①沉淀池：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl
②煅烧炉：
（2）联合制碱法的优点表述中，不正确的是
A．生产原料为：食盐、NH₃、CO₂
B．副产物氯化铵可做氮肥
C．生产过程中可循环利用的物质只有CO₂
D．原料利用率高
某实验小组，利用下列装置下图模拟“联合制碱法”的第一步反应．
 
（3）上述装置中接口连接顺序为     ；
A．a接c；b接f、e接d               B．a接d；b接f、e接c
C．b接d；a接e、f接c               D．b接c；a接f、e接d
（4）D中应选用的液体为              。
为测定产品纯碱的成分和含量，做如下实验．假设产品纯碱中只含NaCl、NaHCO₃杂质．
（5）滴定法测定纯碱产品中NaHCO₃含量的方法是：准确称取纯碱样品W g，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1～2滴酚酞指示剂，用c mol/L的HCl溶液滴定至溶液由红色变为无色（指示CO₃^2﹣+H⁺=HCO₃^﹣反应的终点），所用HCl溶液体积为V₁mL，再加1～2滴甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄色变为橙色，所用HCl溶液总体积为V₂ mL．则纯碱样品中NaHCO₃质量分数为                ．

以含钴废催化剂（主要成分为Co、Fe、SiO₂）为原料，制取氧化钴的流程如下：

（1）溶解：溶解后过滤，将滤渣洗涤2～3次，洗液与滤液合并，其目的是_________________，所得滤渣的主要成分是_________（写化学式）。
（2）氧化：加热搅拌条件下加入NaClO₃，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，其离子方程式_________________。
已知：铁氰化钾化学式为K₃[Fe(CN)₆]；亚铁氰化钾化学式为K₄[Fe（CN）₆]•3H₂O．
3Fe²⁺+2[Fe(CN)₆]^3-=Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓（蓝色沉淀）
4Fe³⁺+3[Fe(CN)₆]^4-=Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓（蓝色沉淀）
确定Fe²⁺是否氧化完全的方法是______________。（可供选择的试剂：铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、铁粉、KSCN溶液）
（3）除铁：加入适量的Na₂CO₃调节酸度，生成黄钠铁矾[Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂]沉淀，写出该反应的化学方程式______________。
（4）沉淀：生成沉淀碱式碳酸钴[(CoCO₃)₂•3Co(OH)₂]，沉淀需洗涤，洗涤的操作是______________。

（5）溶解：CoCl₂的溶解度曲线如图所示向碱式碳酸钴中加入足量稀盐酸，边加热边搅拌至完全溶解后，需趁热过滤，其原因是______________。
（6）灼烧：准确称取所得CoC₂O₄ 1.470g，在空气中充分灼烧得0.830g氧化钴，写出氧化钴的化学式_________。

2015年8月12日23:30左右，天津滨海新区的一处集装箱码头发生爆炸，发生爆炸的是集装箱内的易燃易爆物品氰化钠，数量为700吨左右。
资料：氰化钠化学式为NaCN，白色结晶颗粒或粉末，易潮解，有微弱的苦杏仁气味。剧毒，皮肤伤口接触、吸入、吞食微量可中毒死亡。熔点563．7℃，沸点1496℃。易溶于水，易水解生成氰化氢，水溶液呈强碱性，是一种重要的化工原料， 用于电镀、冶金和有机合成医药、农药及金属处理方面。
（1）用离子方程式表示其水溶液呈强碱性的原因：
（2）氰化钠要用双氧水或硫代硫酸钠中和。①用双氧水处理产生一种酸式盐和一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，请写出该反应的化学方程式                             ；
②用硫代硫酸钠中和的离子方程式为CN^-+S₂O₃^2-===A+SO₃^2-，A为              （填化学式）。
（3）含氰废水中的CN^－有剧毒。
①CN^－中C元素显+2价， N元素显-3价，则非金属性N                  C（填<,=或>）
②在微生物的作用下，CN^－能够被氧气氧化成HCO₃^-，同时生成NH₃，该反应的离子方程式为               。
③用如图所示装置除去含CN^－、Cl^－废水中的CN^－时，控制溶液PH为9~10，阳极产生的ClO^－将CN^－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是

A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式为：Cl^－ + 2OH^－－2e^－= ClO^－ + H₂O
C．阴极的电极反应式为：2H₂O + 2e^－ = H₂↑ + 2OH^－
D．除去CN^－的反应：2CN^－+ 5ClO^－ + 2H⁺ ===N₂↑ + 2CO₂↑ + 5Cl^－+H₂O
（4）过碳酸钠（2Na₂CO₃·3H₂O₂）是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂,也可用于含氰废水的消毒。某兴趣小组制备过碳酸钠的实验方案和装置示意图如下：

已知：2Na₂CO₃（aq）+ 3H₂O₂（aq） 2Na₂CO₃·3H₂O₂（s）ΔH < 0，请回答下列问题：
①下列物质中，不会引起过碳酸钠发生氧化还原反应的有                。
A．FeCl₃ B．CuSO₄C．Na₂SiO₃ D．KCN
②准确称取0．2000g过碳酸钠于250mL锥形瓶中，加50 mL蒸馏水溶解，再加50 mL2．0 mol·L^-1 H₂SO₄，用0．02000mol·L^-1 KMnO₄标准溶液滴定至终点时消耗30．00 mL，则产品中H₂O₂的质量分数为              。
[反应6KMnO₄ + 5（2Na₂CO₃·3H₂O₂）+19H₂SO₄ = 3K₂SO₄ + 6MnSO₄ +10Na₂SO₄ +10CO₂ ↑ +15O₂↑+34H₂O]

(18分)I．碱性锌锰干电池的总反应为Zn+2MnO₂+2H₂O=2MnOOH+Zn(OH)₂。该电池中，负极材料是______，正极反应式为_______。
Ⅱ．以废旧锌锰干电池处理得到的混合物为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如下图所示。

请回答下列问题：
（1）Mn_xZn_1-xFe₂O₄中铁元素化合价为+3，则锰元素的化合价为__________。
（2）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是_________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
（3）除汞是以氮气为载气吹入滤液中，带出汞蒸气经KMnO₄溶液进行吸收而实现的。在恒温下不同pH时，KMnO₄溶液对Hg的单位时间去除率及主要产物如下图所示。

①写出pH=2时KMnO₄溶液吸收汞蒸气的离子方程式_________。
②在强酸性环境中汞的单位时间去除率高，其原因除氢离子浓度增大使KMnO₄；溶液的氧化性增强外，还可能是___________。
（4）用惰性电极电解K₂MnO₄溶液制备KMnO₄的装置如图所示。

①a应接直流电源的____________(填“正”或“负”)极。
②已知25℃，两室溶液的体积均为100 mL，电解一段时间后，右室溶液的pH由10变为14，则理论上可制得_______mol KMnO₄ (忽略溶液的体积和温度变化)。

世界环保联盟建议全面禁止使用氯气对饮用水进行消毒，而建议采用高效“绿色‘消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体、易溶于水，不稳定，呈黄绿色。在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释，同时需要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备二氧化氯的流程如图：

（1）二氧化氯中所有原子           （填“是”“不是”）都满足8电子结构。如图所示，用电解法制得的产物中，杂质气体B能是石蕊试液显蓝色，除去杂质气体可选用             （填序号）。
A．饱和食盐水         B．碱石灰            C．浓硫酸            D．蒸馏水
（2）稳定性二氧化氯是为推广二氧化氯而开发的新型产品。下列说法正确的是            （填序号）。
A．二氧化氯克广泛用于工业和饮用水处理
B．二氧化氯的消毒效率比氯气的消毒效率高
C．稳定性二氧化氯的出现大大增加了二氧化硫的使用范围
D．在工作区和成品储藏室内，要有通风装置和监测及警报装置
（3）欧洲国家主要采用铝酸钠氧化浓盐酸制备二氧化氯。化学反应方程式为                  。缺点主要是产率低，产品难以分离。还可能污染环境。
（4）我国广泛采用经干燥空气稀释的氯气与固体亚氯酸钠（NaClO2）反应制备二氧化氯，化学方程式为         。此法相比欧洲方法的优点是                。
（5）科学家又研究出了一种新的制备方法，利用硫酸酸化的操作（H2C2O4）溶液还原铝酸钠，化学反应方程式为        。此法提高了生产及储存、运输的安全性，原因是                  。

高氯酸铵可用于火箭推进剂，实验室可由NaClO等原料制取（部分物质溶解度如下图），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：2NH₄ClO₄N₂↑+2O₂↑+Cl₂↑+4H₂O，，现可提供下列试剂：
a．饱和食盐水 
b．浓H₂ SO₄ 
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
（5）过滤用到的主要玻璃仪器是______。

废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下：

（1）写出铜帽溶解时铜与加入的稀硫酸、30%H₂O₂反应的离子反应方程式                 ；铜帽溶解完全后，需加热(至沸)将溶液中过量的H₂O₂除去。
（2）为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H₂O₂后溶液中Cu^2＋的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu^2＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3～4，加入过量的KI，用Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：2Cu^2＋+4I^－=2CuI(白色)↓+I₂   2S₂O₃^2－+I₂=2I^－+S₄O₆^2－
①滴定选用的指示剂为           ，滴定终点观察到的现象为                          ；
②某同学称取1.0g电池铜帽进行实验，得到100.00mL含有Cu^2＋的溶液，量取20.00mL上述含有Cu^2＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3～4，加入过量的KI，用0.1000mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点。再重复操作实验3次，记录数据如下：

实验编号	1	2	3	4
V（Na2S2O3）(mL)	28.32	25.31	25.30	25.32

计算电池铜帽中Cu的质量分数为          ，（结果保留四位有效数字）若滴定前溶液中的H₂O₂没有除
尽，则所测定c (Cu^2＋)将会           (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)；
（3）常温下，若向50mL 0.0001mol/L CuSO₄溶液中加入50mL0.00022mol/LNaOH溶液，生成了沉淀。已知K_SP[Cu (OH)₂] =2.0×10^－20(mol/L)³，计算沉淀生成后溶液中c(Cu²⁺)=                mol/L；
（4）已知pH>11 时Zn(OH)₂能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)₄]^2-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1.0 mol·L^-1计算)。

	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3^＋	1.1	3.2
Fe^2^＋	5.8	8.8
Zn^2^＋	5.9	8.9

实验中可选用的试剂：30%H₂O₂、1.0 mol·L^-1HNO₃、1.0 mol·L^-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：①向滤液中加入适量30% H₂O₂，使其充分反应；
②                            ；③过滤；
④                            ；⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧。

铝硅合金材料性能优良。铝土矿（含30% SiO₂、40.8% Al₂O₃和少量Fe₂O₃等）干法制取该合金的工艺如下：

（1）若湿法处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中阳离子有                        。
（2）铝硅合金材料中若含铁，会影响其抗腐蚀性。原因是                       。
（3）焙烧除铁反应：4(NH₄)₂SO₄+ Fe₂O₃ 2NH₄Fe(SO₄)₂ + 3H₂O + 6NH₃↑（Al₂O₃部分发生类似反应）。氧化物转化为硫酸盐的百分率与温度的关系如图，最适宜焙烧温度为        。指出气体Ⅰ的用途         （任写一种）。

（4）操作①包括：加水溶解、           。若所得溶液中加入过量NaOH溶液，含铝微粒发生反应的离子方程式为                             。
（5）用焦炭还原SiO₂、Al₂O₃会产生中间体SiC、Al₄C₃。任写一个高温下中间体又与Al₂O₃反应生成铝、硅单质的化学方程式                          。
（6）不计损失，投入1t铝土矿，当加入27kg纯铝后，铝硅合金中m：n =            （摩尔质量：SiO₂---60g/mol  Al₂O₃---102 g/mol）。

二甲醚（CH₃OCH₃）和甲醇（CH₃OH）被称为21世纪的新型燃料．以CH₄和H₂O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下：

请填空：
（1）一定条件下，反应室1中发生反应CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H＞0．其它条件不变，只降低温度，逆反应速率将                       （填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）图1中反应室3（容积可变的密闭容器）中0.2mol CO与0.4mol H₂在催化剂作用下发生可逆反应生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g），CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示，则：

①P₁                 P₂（填“＜”、“＞”或“=”）．
②在压强P₁下，100℃时反应达到化学平衡，反应室3的容积变为2L，此时CO平衡常为                 ， 若温度不变，再加入1.0mol CO后重新达到平衡，CO的平衡转化率         （填“增大”、“不变”或“减小”）．
③保持容积为2L不变，温度100℃不变，向反应室3中再通入0.2mol CO与0.4mol H₂，CO的平衡转化率      （填“增大”、“不变”或“减小”）．

工业上处理含铬(主要成分是HCrO₄^－)污水并制备磁性铁铬氧体工艺流程如下：

（1）还原过程中HCrO₄^－转化为Cr³⁺ 的离子方程式为              ；
（2）当沉淀池中c(Fe²⁺):c(Fe³⁺)＝2:1时，能生成铁铬氧体。通入压缩空气是形成铁铬氧体的必要条件之一，通入压缩空气的目的是                 、               。在加NaOH溶液之前通入的空气量不宜过多，若过多必须向沉淀池中增补的物质可能为：              。(填字母)

A．FeSO4

B．Cu

C．H2O2

D．Fe

（3）已知三价铬[Cr(Ⅲ)]在水溶液中的存在形态随pH 的变化如右图，为尽可能除去铬元素实现清液达标排放，沉淀池中pH要控制在            ；若pH过高，溶液中残留铬量增大，其原因为           。

（1）海水是巨大的资源宝库，工业上从海水中提取食盐和溴的过程如下：

操作Ⅱ发生反应的离子方程式为____________________；
可以用碳酸钠溶液代替操作Ⅱ中的二氧化硫水溶液，生成物中溴的化合价分别为＋5和－1价，操作Ⅲ中如果用稀硫酸代替氯气，则操作Ⅲ中发生反应的离子方程式为_________________。
（2）溴苯是一种化工原料，可以用溴和苯反应合成。实验室合成溴苯的装置示意图如下：
          
下表为苯、溴和溴苯的相关数据：

	苯	溴	溴苯
密度/g·cm^－3	0.88	3.10	1.50
沸点/℃	80	59	156
水中溶解度	微溶	微溶	微溶

回答下列问题：
在A中加入30.0 mL无水苯和少量铁屑。在B中小心加入8.0 mL液态溴。向A中滴加液溴，反应一段时间后，点燃酒精灯加热蒸馏。
①A的容积最适合的是________（填编号）。 
a．25 mL      b．50 mL       c．100 mL      d．250 mL
②收集溴苯时，应根据________（填“C₁”或“C₂”）所显示的温度，其温度应为__________________。
③在反应开始后到收集溴苯之前，应先将F装置连接在D装置后，用它可承接的物质有___________（填化学式）。
④某化学小组设计如下实验方案，证明苯和溴发生的是取代反应而不是加成反应。
第一步：取少量反应后F装置中的溶液于试管中；第二步：向其中加入过量的稀硝酸；第三步：继续滴加少量的硝酸银溶液。如果有浅黄色沉淀生成则证明苯和溴发生的是取代反应。
该实验方案________（填“合理”或“不合理”），理由是___________________________。

某研究性学习小组为合成1-丁醇，查阅资料得知一条合成路线：
CH₃CH=CH₂+CO+H₂CH₃CH₂CH₂CHOCH₃CH₂CH₂CH₂OH；
CO的制备原理：HCOOHCO↑+H₂O，CO的制备装置如图所示。请填写下列空白：

（1）装置a的作用是             ；
（2）实验时向装置b中加入几粒沸石的作用是             ，某同学进行实验时，加热后发现未加沸石，应采取的正确方法是                  ；
（3）装置c的作用是                 ；
（4）实验室用浓硫酸和2-丙醇制备丙烯时，还产生少量SO₂、CO₂及水蒸气，该小组用以下试剂检验这四种气体，混合气体通过试剂的顺序是④—_______—_______—_______—②（填序号，试剂可以重复使用）；
①饱和Na₂SO₃溶液  ②酸性KMnO₄溶液  ③石灰水  ④无水CuSO₄     ⑤品红溶液
写出生成SO₂、CO₂及水蒸气反应的化学方程式                       ；
（5）合成的1-丁醇中常含有杂质丁醛，设计出如下提纯路线：

已知：①R-CHO+NaHSO₃（饱和）→RCH(OH)SO₃Na↓；②沸点：乙醚 34℃，1-丁醇 118℃
试剂1为        ，操作1为        ，操作2为       ，操作3为       ；
（6）现用60g 2-丙醇制备1-丁醇，经分析知：由2-丙醇制备丙烯时的产率为85℅，由丙烯制丁醛产率为80℅，由丁醛制1-丁醇产率为75℅，则制得1-丁醇为          g。

某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液（富含K^＋、Mg^2＋、Br^－、SO₄^2－、Cl^－等）来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴，他们设计了如下流程。

研究性学习小组查寻资料得知：Br^－被氧化剂氧化成溴。溴不易溶于水而易溶于CCl₄回答以下问题：
（1）操作Ⅰ的名称为______________；要从橙色液体中分离出溴，所采取的操作需要的主要玻璃仪器除酒精灯和温度计外，还有________                       。
（2）试剂x，y，z的化学式分别为x，_______    y            z           _；检验SO₄^2－已除尽的方法是                         。
（3）写出操作Ⅲ的具体操作步骤_________________________。

氯化硫酰（SO₂Cl₂）是一种无色液体，遇水剧烈水解，其熔点为－54.1 ℃，沸点为69.1 ℃，可用作氯化剂及锂电池正极活性物质。氯化硫酰可用下列反应制取：
SO₂(g)＋Cl₂(g)SO₂Cl₂(l)   △H＝－97.3 kJ/mol。
（1）为了提高上述反应中Cl₂的平衡转化率，下列措施合理的是（用字母编号填写）：     。
a．缩小容器体积     b．使用催化剂     c．提高SO₂浓度      d．提高温度
（2）300 ℃时，在体积为1 L的密闭容器中充入16.20 g SO₂Cl₂，达到平衡时容器中含SO₂ 7.616 g，则300 ℃时合成SO₂Cl₂反应的平衡常数的为：                      。
（3）某同学设计了下图所示装置制取氯化硫酰：

①有关该装置的说法正确的是（用字母编号填写）：       。
a．A、E处洗气瓶中盛放的可能分别是饱和食盐水和饱和NaHSO₃溶液
b．B处反应管内五球中玻璃棉上的活性炭起催化作用
c．B处反应管的冷却水应从m接口通入
d．装置C处吸滤瓶应放在冰水中冷却
e．D处U形管中盛放的可能是碱石灰
②从化学平衡的角度分析，反应管通冷却水的目的是：                            。
③氯磺酸（ClSO₃H）受热分解也可制得氯化硫酰，并得到另外一种物质，该反应的化学方程式为______，分离产物的方法是：                                                    。
（4）下图为GET公司开发的Li－SO₂Cl₂军用电池的示意图。已知该电池的总反应为：2Li＋SO₂Cl₂＝2LiCl＋SO₂↑，则该电池工作时的正极反应为：_______________________。