高中化学常见气体制备原理及装置选择填空题

（共18分）随着电子工业的发展，电子废料和电子废料逐步增多，这些电子废料和垃圾常常含有重要金属元素，具有回收价值，如一种含铝、锂、钴的新型电子材料，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co₂O₃·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如下：

（1）金属铝的化学性质活泼，但铝箔在空气中能稳定存在，原因是                             ，则步骤I加碱后铝箔首先发生的反应的离子方程式为                。
（2）过程II中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出钴。则浸出钴的化学反应方程式为（产物中只有一种酸根）                                ，若消耗0.2molNa₂S₂O₃，转移电子数目为           。在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因_______________。
（3）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)₃，碳酸钠溶液在产生Al(OH)₃时起重要作用，请写出该反应的离子方程式____________________。
（4）碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是__________。
（5）工业制取的Na₂CO₃常常含有NaHCO₃杂质，下列各说法正确的是______（填序号）。

A．可采用加热的方法除去Na2CO3固体中的NaHCO3杂质

B．向某无色溶液中滴加稀盐酸，生成无色无味的气体，通入澄清石灰水变浑浊，则溶液一定含有CO3^2‾

C．实验室有两瓶失去标签的试剂，分别为Na2CO3溶液和稀盐酸，不用其它试剂即可鉴别

D．可用Ca(OH)2鉴别Na2CO3与NaHCO3

（6）CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl₂溶液。CoCl₂含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl₂吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。下图是粉红色的CoCl₂·6H₂O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是______。

锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法，该制备过程示意图如下：

（1）1mol焦炭在过程Ⅰ中失去    mol电子。
（2）过程Ⅱ中Cl₂用电解饱和食盐水制备，制备Cl₂的离子方程式为        。
（3）步骤（2）中的电解过程中，若用甲醇燃料电池作电源，用KOH作电解质，负极反应为         。
（4）整过生产过程必须严格控制无水，回答下列问题：
①SiCl₄遇水剧烈水解生成SiO₂和一种酸，化学反应方程式为         。
②干燥Cl₂时从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑，需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃，然后再通入浓H₂SO₄中。冷却的作用是         。
（5）Zn还原SiCl₄的可逆反应如下：
SiCl_4(g)+2Zn_(s)Si_(S)+2ZnCl_2(g)  △H＜0下列说法正确的是（ ）

A．还原过程需在无氧的气氛中进行

B．投入1molZn可生成14g还原产物

C．增加SiCl4(g)的量，该反应平衡常数不变

D．若SiCl4(g)过量可增大△H的值

（6）有一种由硅制作的材料中常加入Ag₂SO₄ ，已知某温度下Ag₂SO₄（M＝312g/mol）的溶解度为0.624g/100g H₂O，该温度下Ag₂SO₄的K_sp＝       （两位有效数字）。

(15分)纯净的过氧化钙（CaO₂）是白色粉末，难溶于水，不溶于乙醇、乙醚，常温下较为稳定，是一种新型水产养殖增氧剂，常用于鲜活水产品的运输。已知：在实验室可用钙盐制取CaO₂·8H₂O，再经脱水制得CaO₂。其制备过程如下：

（1）“溶解”过程需要的玻璃仪器有                       ，“沉淀”时需控制反应温度在0℃左右，比较简单易行的方法是                          。为检验“水洗”是否合格，可取少量洗涤液于试管中，再滴加            （填试剂），无明显现象说明“水洗”合格。
（2）“沉淀”时发生反应的离子方程式为                                                  ；
该制法的副产品为             （填化学式）；若称取11.1克无水CaCl₂，理论上应该量取质量分数30﹪、密度1.1g/cm³的H₂O₂溶液          mL。
（3）测定产品中CaO₂的含量的实验步骤是：
第一步，准确称取a g产品于有塞锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体，再滴入少量2 mol/L的H₂SO₄溶液，充分反应；
第二步，向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液；
第三步，逐滴加入浓度为c mol/L的Na₂S₂O₃溶液至反应完全，消耗Na₂S₂O₃溶液V mL。
【已知：I₂+2S₂O₃^2－→ 2I^－+S₄O₆^2－（无色）】
①第三步中说明反应恰好完全的现象是                                                      
②CaO₂的质量分数为                   (用字母表示)；
③某同学第一步和第二步的操作都很规范，第三步滴速太慢，这样测得的CaO₂的质量分数可能                 （填“偏高”、“偏低”、“无影响”、“不能确定”）。

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                  。

(14分) Mg(ClO₃)₂常用作催熟剂、除草剂等，下图为制备少量Mg(ClO₃)₂·6H₂O的方法：

已知：1、卤块主要成分为MgCl₂·6H₂O，含有MgSO₄、FeCl₂等杂质。
2、几种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如上图。
（1）加入BaCl₂的目的是除_________，如何判断该离子已除尽_____________________。
（2）加入NaClO₃饱和溶液会发生反应：MgCl₂＋2NaClO₃==Mg(ClO₃)₂＋2NaCl↓，请利用该反应，结合溶解度图，制取Mg(ClO₃)₂·6H₂O的实验步骤依次为：
①取样，加入NaClO₃饱和溶液充分反应；②蒸发浓缩；③        ；④冷却结晶；
⑤过滤、洗涤，获得Mg(ClO₃)₂·6H₂O晶体。
产品中Mg(ClO₃)₂·6H₂O含量的测定：
步骤1：准确称量3.50g产品溶解定容成100mL溶液。
步骤2：取10mL配好的溶液于锥形瓶中，加入10mL稀硫酸和20mL1.000mol/L的FeSO₄溶液，微热。
步骤3：冷却至室温，用0.100mol/L K₂Cr₂O₇溶液滴定至终点，此过程中反应的离子方程式为：
Cr₂O₇^2－＋6Fe^2＋＋14H^＋==2Cr^3＋＋6Fe^3＋＋7H₂O。
步骤4：将步骤2、3重复两次，平均消耗K₂Cr₂O₇溶液15.00mL。
（3）写出步骤2中所发生反应的离子方程式                                      。
（4）步骤3中若滴定前用标准液润洗滴定管，会导致最终结果     （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（5）产品中Mg(ClO₃) ₂·6H₂O的质量分数为        (计算结果保留两位小数) 。

(8分)KMnO₄溶液常用作氧化还原反应滴定的标准液，由于KMnO₄的强氧化性，它的溶液很容易被空气中或水中某些少量还原性物质还原，生成难溶性物质MnO(OH)₂，因此配制KMnO₄标准溶液的操作是：（1）称取稍多于所需量的KMnO₄固体溶于水，将溶液加热并保持微沸1h；（2）用微孔玻璃漏斗过滤除去难溶的MnO(OH)₂；（3）过滤得到的KMnO₄溶液贮存于棕色试剂瓶放在暗处；（4）利用氧化还原滴定方法，在70⁰C-80⁰C条件下用基准试剂(纯度高、式量较大、稳定性较好的物质)溶液标定其浓度。请回答下列问题：
（1）将溶液加热并保持微沸1h的目的是     。
（2）如何保证在70⁰C~80⁰C条件下进行滴定操作：    。
（3）准确量取一定体积的KMnO₄溶液用________________(填仪器名称)。
（4）在下列物质中，用于标定KMnO₄溶液的基准试剂最好选用_________(填序号)。

A．H2C2O4·2H2O

B．FeSO4

C．浓盐酸

D．Na2SO3

（5）若准确称取Wg你选的基准试剂溶于水配成500 mL水溶液，取25．00 mL置于锥形瓶中，用高锰酸钾溶液滴定至终点，消耗高锰酸钾溶液VmL。问：
①滴定终点标志是__________    __________；
②所配制KMnO₄标准溶液的物质的量浓度为_______________mol/ L；
（6）若用放置两周的KMnO₄标准溶液去滴定水样中Fe^2＋含量，测得的浓度值将____(填“偏高”或“偏低”)。

柠檬酸亚铁(FeC₆H₆O₇)是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾(FeSO₄·7H₂O)通过下列反应制备：FeSO₄+Na₂CO₃="==" FeCO₃↓+Na₂SO₄ FeCO₃+C₆H₈O₇="==" FeC₆H₆O₇+CO₂↑+H₂O 下表列出了相关金属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)。

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3^＋	1. 1	3. 2
Al^3^＋	3. 0	5. 0
Fe^2^＋	5. 8	8. 8

（1）制备FeCO₃时，选用的加料方式是       (填字母)，原因是      。
a．将FeSO₄溶液与Na₂CO₃溶液同时加入到反应容器中
b．将FeSO₄溶液缓慢加入到盛有Na₂CO₃溶液的反应容器中
c．将Na₂CO₃溶液缓慢加入到盛有FeSO₄溶液的反应容器中
（2）生成的FeCO₃沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是                    。
（3）将制得的FeCO₃加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80℃下搅拌反应。①铁粉的作用是                 。②反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是             。
（4）最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是                。
（5）某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃ ) 出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO₄·7H₂O晶体的实验步骤(可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液)：向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，          ，得到FeSO₄溶液，             ，得到FeSO₄·7H₂O 晶体。

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______。

某化学兴趣小组利用某废弃的氧化铜锌矿制取活性ZnO实验流程如下：

请回答下列问题：
（1）加入铁粉后发生反应的离子方程式为__________。
（2）甲、乙两同学选用下列仪器，采用不同的方法来制取氨气。

①甲同学使用的药品是熟石灰与氯化铵，则应选用装置______（填写装置代号），生成氨气的化学方程式为____________；
②乙同学选用了装置B，则使用的两种药品的名称为_______________。
（3）H₂O₂的作用是_____________。
（4）除铁过程中得到的Fe(OH)₃可用KClO溶液在碱性环境将其氧化得到一种高效的多功能水处理剂（K₂FeO₄），该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________。
（5）乙知溶液a中含有CO₃^2-、SO₄^2-两种酸根阴离子，若只允许取用一次样品，检验这种离子存在的实验操作过程为___________________。

锌是一种常用金属，冶炼方法有火法和湿法。
I．镓（Ga）是火法冶炼锌过程中的副产品，镓与铝同主族且相邻，化学性质与铝相似。氮化镓（GaN）是制造LED的重要材料，被誉为第三代半导体材料。
（1）Ga的原子结构示意图为____________________。
（2）GaN可由Ga和NH₃在高温条件下合成，该反应的化学方程式为______________
（3）下列有关镓和镓的化合物的说法正确的是____________________（填字母序号）。

A．一定条件下，Ga可溶于盐酸和氢氧化钠

B．常温下，Ga可与水剧烈反应放出氢气

C．Ga2O3可由Ga(OH)3受热分解得到

D．一定条件下，Ga2O3可与NaOH反应生成盐

II．工业上利用锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe₂O₄，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物）湿法制取金属锌的流程如图所示，回答下列问题：

已知：Fe的活泼性强于Ni
（4）ZnFe₂O₄可以写成ZnO·Fe₂O₃，写出ZnFe₂O₄与H₂SO₄反应的化学方程式_______________________。
（5）净化I操作分为两步：第一步是将溶液中少量的Fe²⁺氧化；第二步是控制溶液pH，只使Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀。净化I生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是_____________________________________________________。
（6）净化II中加入Zn的目的是______________________________________________。
（7）常温下，净化I中，如果要使c(Fe³⁺) < 10^-5 mol/L，则应控制溶液pH的范围为_______________________。已知：K_sp[Fe(OH)₃] =" 8.0" × 10^-38；lg5 = 0.7

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           。

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：_______________________。

(14分)下图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持及加热仪器已略)。

（1）制备氯气选用的药品为固体二氧化锰和浓盐酸，则相关的化学反应方程式为：                。装置B中饱和食盐水的作用是            ；同时装置B亦是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象                             。
（2）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入         。

	a	b	c	d
Ⅰ	干燥的有色布条	干燥的有色布条	湿润的有色布条	湿润的有色布条
Ⅱ	碱石灰	硅胶	浓硫酸	无水氯化钙
Ⅲ	湿润的有色布条	湿润的有色布条	干燥的有色布条	干燥的有色布条

（3）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘单质的氧化性强弱。当向D中缓缓通入少量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为       色，打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡。观察到的现象是                                    。
（4）装置F中用足量的NaOH溶液吸收余氯，试写出相应的离子方程式：                      。
（5）如果将过量二氧化锰与20 mL 12 mol·L^－1的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气     0.06 mol。(填“大于”“小于”“等于”)，若有17.4 g的MnO₂被还原，则被氧化的HCl的质量为           。