高中化学常见气体制备原理及装置选择填空题

菱锌矿的主要成分是碳酸锌，还含有少量的Fe₂O₃、FeO、CuO等杂质。如图是以菱锌矿为原料制取轻质氧化锌的一种工艺流程，该流程还可以得到两种副产品——海绵铜和铁红。

请结合下表数据，回答问题：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe^2^＋	6.3	9.7
Fe^3^＋	1.5	3.2
Zn^2^＋	6.2	8.0

 
（1）下列试剂中，________（填代号）可作为试剂甲的首选。
A．KMnO₄　     B．Cl₂　      C．H₂O₂　     D．浓硝酸
根据所选试剂写出与之反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（2）氢氧化铁固体会吸附一些SO₄^2-，如何洗涤Fe（OH）₃固体以及如何判断是否洗涤干净？
洗涤方法：______________________________________________________________，判断是否洗涤干净的方法是_______________________________________。
（3）除铁步骤中加入氨水的目的是调节溶液的pH，其适宜的pH范围是______________；调节溶液pH时，除了氨水外，还可以加入下列物质中的________。
a．Zn　    b．ZnO　   c．Zn（OH）₂　   d．CuO
（4）经测定乙溶液中仍含有少量的Fe^3＋和Zn^2＋。若c（Fe^3＋）为4.0×10^－17  mol·L^－1，则c（Zn^2＋）为______________ mol·L^－1。（已知K_sp[Fe（OH）₃]＝4.0×10^－38，K_sp[Zn（OH）₂]＝1.2×10^－17）。

二氧化氯（ClO₂）是目前国际上公认的第四代高效、无毒的消毒剂，是一种黄绿色的气体，易溶于水。
Ⅰ.（1）ClO₂可由KClO₃在H₂SO₄存在的条件下与Na₂SO₃反应制得。则该反应的氧化产物与还原产物的物质的量之比是________。
Ⅱ.实验室也可用NH₄Cl、盐酸、NaClO₂（亚氯酸钠）为原料制备ClO₂，其流程如下：

（2）写出电解时发生反应的化学方程式：________________________________。
（3）除去ClO₂中的NH₃可选用的试剂是________。（填序号）

A．饱和食盐水	B．碱石灰
C．浓硫酸	D．水

（4）测定ClO₂（如图）的过程如下：在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用100 mL水溶解后，再加3 mL硫酸溶液；在玻璃液封管中加入水；将生成的ClO₂气体通过导管在锥形瓶中被吸收；将玻璃封管中的水封液倒入锥形瓶中，加入几滴淀粉溶液，用c mol·L^－1硫代硫酸钠标准溶液滴定（I₂＋2S₂O₃^2-=2I^－＋S₄O₆^2-），共用去V mL硫代硫酸钠溶液。

①装置中玻璃液封管的作用是______________________________________。
②请写出上述二氧化氯气体与碘化钾溶液反应的离子方程式__________________________。
③滴定终点的现象是_______________________________________________。
④测得通入ClO₂的质量m（ClO₂）＝________。（用含c、V的代数式表示）
（5）用ClO₂处理过的饮用水（pH为5.5～6.5）常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子ClO₂^-。2001年我国卫生部规定，饮用水的ClO₂^-含量应不超过0.2 mg·L^－1。若饮用水中ClO₂^-的含量超标，可向其中加入适量的某还原剂，该反应的氧化产物是________（填化学式），其发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________。

下图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质，其中C为无色气体单质，D为有色气体单质，E为金属单质，其余为化合物。它们存在如下转化关系（反应中生成的水及次要产物均已略去）。

（1）写出有关物质的化学式：F________，H________。
（2）若反应①是在加热条件下进行，则A是________；若反应①是在常温条件下进行，则A是________。
（3）写出B与MnO₂共热获得D的化学方程式______________________________。
（4）B的稀溶液与AgNO₃溶液混合可形成沉淀AgX，已知K_sp（AgX）＝1.8×10^－10。将B的稀溶液与AgNO₃溶液等体积混合，若B的浓度为2×10^－4 mol·L^－1，则生成沉淀所需AgNO₃溶液的最小浓度为________mol·L^－1。若向AgX悬浊液中滴加KI溶液，观察到的现象是______________________________，沉淀能够发生转化的原因是_________________________________________。

用含少量铁的氧化铜制取氯化铜晶体(CuCl₂·xH₂O)。有如下操作:

已知:在pH为4～5时,Fe³⁺几乎完全水解而沉淀,而此时Cu²⁺却几乎不水解。
(1)氧化剂A可选用　　　　(填编号,下同)。
①Cl₂   ②H₂O₂   ③HNO₃   ④KMnO₄
(2)要得到较纯的产品,试剂B可选用　　　　。
①NaOH   ②FeO   ③CuO   ④Cu₂(OH)₂CO₃
(3)从滤液经过结晶得到氯化铜的方法是　　　　(按实验先后顺序填编号)。
①过滤   ②冷却   ③蒸发浓缩   ④蒸发至干
(4)为了测定制得的氯化铜晶体(CuCl₂·xH₂O)中x值,某兴趣小组设计了两种实验方案:
方案一:称取m g晶体灼烧至质量不再减轻为止,冷却、称量所得无水CuCl₂的质量为n g。
方案二:称取m g晶体,加入足量10%的氢氧化钠溶液、过滤、洗涤后用小火加热至质量不再减轻为止,冷却、称量所得固体的质量为n g。
①方案一中灼烧CuCl₂·xH₂O得到无水CuCl₂,应在　　　　(填仪器名称)中进行。
方案二中配制一定量10%的氢氧化钠溶液,其操作步骤是计算、称量、　　　　。
②试评价上述两种实验方案,其中可行的方案是　　　　,另一种方案不可行的理由是                                                               　,若用方案二,计算得x=　　　　　　　(用含m、n的代数式表示)。

实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO₄·7H₂O),主要工艺流程如下。

(1)将过程②产生的气体通入下列溶液中,溶液会褪色的是　　　。
A.品红溶液              B.紫色石蕊试液
C.酸性KMnO₄溶液         D.溴水
(2)过程①中,FeS、O₂和H₂SO₄反应的化学方程式为                              。
(3)过程③中需加入的物质是　                             。
(4)过程④中,蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外,还需要             。
(5)过程⑤调节pH可选用下列试剂中的　　　　(填序号)。
A.稀硫酸       B.CaCO₃        C.NaOH溶液
(6)过程⑥中,将溶液Z加热到70～80 ℃,目的是　           。
(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数,进行下列实验。①用分析天平称取2.700 0 g样品;②将样品溶于足量的盐酸后,加入过量的BaCl₂溶液;③过滤、洗涤、干燥,称重得固体质量为3.495 0 g。若该聚铁的主要成分为[Fe(OH)(SO₄)]_n,则该聚铁样品中铁元素的质量分数为　　　　。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)

以黄铜矿(主要成分是CuFeS₂,含少量杂质SiO₂)为原料炼铜的方法分为高温炼铜和湿法炼铜两种。近年来,湿法炼铜有了新进展,科学家发现有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下,可以将黄铜矿氧化成硫酸盐:4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂4CuSO₄+2Fe₂(SO₄)₃+2H₂O。某工厂运用该原理生产铜和绿矾的工艺如下:

回答下列问题:
(1)下列物质中可以用于上述流程中调节溶液pH的是　　　　(填序号)。

A．Cu；

B．Cu2(OH)2CO3；

C．H2SO4；

D．Fe；E.CuO

(2)滤渣A的主要成分为　                    (写化学式)。
(3)写出反应Ⅰ的化学方程式:　                    。
(4)试剂a为　　　                             　。
(5)欲从溶液中获得绿矾晶体,分离操作Ⅰ应为　　　　(写操作名称)。
(6)生产过程中,除了试剂a、H₂O可以循环使用外,还可循环使用的物质有　　　　(写化学式)。

某研究小组将一批废弃的线路板经浓硝酸和稀硫酸处理后得到一混合溶液,其中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等金属离子,并设计了以下两种流程以分别制取CuSO₄·5H₂O晶体和AlCl₃
溶液:

已知:相关金属离子开始沉淀至完全沉淀时的pH范围为:

离子	Fe^3+	Fe^2+	Al^3+	Cu^2+
pH范围	2.2～3.2	5.5～9.0	4.1～5.0	5.3～6.6

请回答下列问题:
(1)加入H₂O₂的作用是　                                  ,欲使制取的CuSO₄·5H₂O晶体较为纯净,pH至少应调至　　　　。
(2)写出H₂O₂与Fe²⁺反应的离子方程式:                                      。
(3)流程②中加入适量Al粉起的作用是                      　　　。
(4)根据你所学的化学知识,由AlCl₃溶液(不添加其他化学试剂)能否制得无水AlCl₃　　　　(填“能”或“不能”),原因是　        。
(5)取体积为V(L)的酸浸液,向其中滴加a mol·L^-1的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与所加的NaOH溶液的体积(L)关系如图。请用V₁、V₂、V₃表示所取的酸浸液中n(Fe³⁺)∶n(Al³⁺)=　                   。

磷酸铁锂(LiFePO₄)被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。某企业利用富铁浸出液生成磷酸铁锂,开辟了处理硫酸亚铁废液一条新途径。其主要流程如下:

已知:H₂TiO₃是种难溶于水的物质。
(1)钛铁矿用浓硫酸处理之前,需要粉碎,其目的是                             　。
(2)TiO²⁺水解生成H₂TiO₃的离子方程式为                                  　。
(3)加入NaClO发生反应的离子方程式为                                     　。
(4)在实验中,从溶液中过滤出H₂TiO₃后,所得滤液浑浊,应如何操作　            。
(5)为测定钛铁矿中铁的含量,某同学取经浓硫酸等处理的溶液(此时钛铁矿中的铁已全部转化为二价铁离子),采取KMnO₄标准液滴定Fe²⁺的方法:(不考虑KMnO₄与其他物质反应)在滴定过程中,若未用标准液润洗滴定管,则使测定结果　　　　(填“偏高”、“偏低”或“无影响”),滴定终点的现象是　                                 。滴定分析时,称取a g钛铁矿,处理后,用c mol/L KMnO₄标准液滴定,消耗V mL,则铁元素的质量分数的表达式为　　　　。

过氧化钙晶体[CaO₂·8H₂O]较稳定，呈白色，微溶于水，能溶于酸性溶液。广泛应用于环境杀菌、消毒等领域。
Ⅰ.过氧化钙晶体的制备。
工业上生产CaO₂·8H₂O的主要流程如下：

（1）用上述方法制取CaO₂·8H₂O的化学方程式是_________________________________。
（2）沉淀时常用冰水控制温度在10 ℃以下和通入过量的NH₃，其可能原因分别是①__________________________；②_____________________________。
Ⅱ.过氧化钙晶体含量的测定。
准确称取0.300 0 g产品于锥形瓶中，加入30 mL蒸馏水和10 mL 2.000 mol·L^－1 H₂SO₄，用0.020 0 mol·L^－1 KMnO₄标准溶液滴定至终点。重复上述操作两次。H₂O₂和KMnO₄反应的离子方程式为2MnO₄^-＋5H₂O₂＋6H^＋=2Mn^2＋＋5O₂↑＋8H₂O
滴定终点观察到的现象为_______________________________________。
（4）根据表中数据，计算产品中CaO₂·8H₂O的质量分数（写出计算过程）。
KMnO₄标准溶液滴定数据

滴定次数	样品的质量/g	KMnO4溶液的体积/mL
滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	0.300 0	1.02	24.04
2	0.300 0	2.00	25.03
3	0.300 0	0.20	23.24

 

某同学利用如图装置制NO并进行相关实验探究。

（1）写出制备NO的反应方程式                                       
（2）收集的气体与空气混合后变红色，这说明NO具有_____性。 
（3）制备NO的步骤如下： 
1按图所示连接好装置；
2取下注射器，通过U型长管加入稀硝酸至接近U型短管的铜丝 
3在针头上安装好注射器，抽出U型短管中的所有空气；然后拔出注射器，并排尽注射器中的空气。 
4待硝酸与铜丝分离后，用已排除空气的注射器抽出生成NO，将注射器针头插入橡皮塞中以封口。 
在上述操作中遗漏的一个步骤是            ，在步骤3中可以观察到的现象为                     。                         
（4）在铜丝上绑上石墨的作用是                                 。
（5）若将稀硝酸换成浓硝酸，则可制取NO₂气体。请你用注射器收集NO₂气体并完成“外界因素对化学平衡移动影响”实验探究，相关内容填在下面表格。（只完成一个影响因素的探究，其他实验用品自选）已知
2NO₂(g) N₂O₄(g) △H ＜0；N₂O₄为无色气体。 

实验步骤	实验现象	实验结论
①分别用两支注射器收集NO2，并将注射器针头插入橡皮塞中以封口。　　 ②_____________________　　 _______________________　　 ________________________　　 _______________________　　 ________________________	_______________________　　 ________________________　　 _______________________　　 ________________________　　 _______________________　　 _______________________　　 ________________________　　 _______________________	_______________________　　 ________________________　　 _______________________　　 ________________________　　 _______________________　　 _______________________　　 ________________________　　 _______________________

 

氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO₃，含少量FeCO₃)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

(1)MgCO₃与稀硫酸反应的离子方程式为_______________________________。
(2)加入H₂O₂氧化时，发生反应的化学方程式为______________________________。
(3)滤渣2的成分是________(填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应：
2MgSO₄＋C2MgO＋2SO₂↑＋CO₂↑
MgSO₄＋CMgO＋SO₂↑＋CO↑
MgSO₄＋3CMgO＋S↑＋3CO↑
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。

①D中收集的气体是________(填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是________(填字母)。
a．NaOH溶液    b．Na₂CO₃溶液    c．稀硝酸       d．KMnO₄溶液
③A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应，产物中元素的最高价态为＋4，写出该反应的离子方程式：____________________。

SiO₂、SO₂和CO₂都是酸性氧化物，它们的化学性质有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也有一定相似性。某兴趣小组用如图所示装置进行Mg与SO₂反应的实验。

（1）选择制取SO₂的合适试剂           （填编号）。
①浓HCl          ②浓H₂SO₄   
③Na₂SO₃固体     ④CaSO₃固体
（2）上述装置还可优化，优化的方法是                                               ，实验后装置C中所得溶液离子浓度关系一定正确的是(选填字母)　　　　　　　　　　　　

A．（Na^＋）= 2c（SO3^2-）＋ c（HSO3^－），

B．（Na^＋）> c（HSO3^－）> c（SO3^2-）> c（H^＋）> c（OH^－）,

C．（H2SO3）+ c（H^＋）= c（SO3^2-）+ （OH^－）,

D．（Na^＋）+ c（H^＋）=" 2" c（SO3^2-）+ c（HSO3^－）+ c（OH^－）

（3）甲同学推测Mg与SO₂的反应与CO₂相似，则该反应方程式为                     
乙同学的推测是：2Mg+3SO₂2MgSO₃+S；
丙同学的推测是：3Mg+SO₂2MgO+MgS，
要验证甲、乙、丙三位同学的推测是否正确，丁同学作如下实验探究：
已知：MgSO₃和MgS都是微溶于水，能与盐酸发生复分解反应放出气体；
限选试剂：2mol/L HCl、2mol/L HNO₃、蒸馏水、2mol/LNaOH、品红溶液、澄清石灰水、2mol/LCuSO₄；仪器和用品自选。请填写下表中的空格：

根据上述实验探究，能证明甲同学推测正确的操作和预期现象是_________________ _
（4）上述实验需要50mL，2mol/L的HCl，配制时应选用      (10 mL ，25 mL ，,50 mL或100 mL)量筒量取36.5%,密度1.19g/mL的浓盐酸的体积。

二氧化氯（ClO₂）是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。ClO₂是一种黄绿色的气体，易溶于水。实验室以NH₄C1、盐酸、NaClO₂（亚氯酸钠）为原料制备ClO₂的流程如下：

⑴ 写出电解时发生反应的化学方式：                                    。
⑵ 测定ClO₂（如右图）的过程如下：在锥形瓶中加入足最的碘化钾，用100 mL水溶解后，再加3 mL硫酸溶液；在玻璃液封管中加入水；将生成的ClO₂气体通过导管在锥形瓶中被吸收；将玻璃封管中的水封液倒入锥形瓶中，加入几滴淀粉溶液，用c mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定（I₂＋2S₂O₃^2－＝2I^－＋S₄O₆^2－)，共用去V mL硫代硫酸钠溶液。
① ClO₂通入锥形瓶与酸性碘化钾溶液反应，反应的离子方程式为：                   。
② 装置中玻璃液封管的作用是                   、                   。
③ 滴定至终点的现象是                                  。
④ 测得ClO₂的质量m(ClO₂)＝          。（用含c、V的代数式表示）

(10 分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO₃，含少量FeCO₃ )为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

（1）MgCO₃与稀硫酸反应的离子方程式为                         。
（2）加入H₂O₂氧化时，发生反应的化学方程式为                         。
（3）滤渣2 的成分是           (填化学式)。
（4）煅烧过程存在以下反应：
2MgSO₄+C2MgO+2SO₂↑+CO₂↑
MgSO₄+CMgO+SO₂↑+CO↑
MgSO₄+3CMgO+S↑+3CO↑
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。

①D中收集的气体可以是          (填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是          (填字母)。
a．NaOH 溶液 b．Na₂CO₃溶液  c．稀硝酸  d．KMnO₄溶液
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为+4，写出该反应的离子方程式：                             。

Na₂SO₃是常用的抗氧剂。
（1）实验室通常用浓硫酸（1：1）和Na₂SO₃微热制备SO₂气体，
反应方程式为：                              ，制备的SO₂气体中通常含有水蒸气，下列干燥剂能干燥SO₂气体的是：            ；
A.浓硫酸     B.碱石灰     C.无水CaCl₂   
（2） 少量SO₂气体通入NaOH溶液中可得NaOH和Na₂SO₃的混合溶液，向该混合溶液中加入少许溴水，振荡后溶液变为无色。碱性溶液中Br₂与Na₂SO₃发生氧化还原反应，反应的离子方程式为______________；
（3）反应后的溶液含有SO₃^2－、SO₄^2－、Br^－、OH^－等阴离子，请填写鉴定其中SO₃^2－、SO₄^2－和Br^－的实验报告；
限选试剂：2 mol·L^－1HCl；1 mol·L^－1H₂SO₄；1mol·L^－1HNO₃；1 mol·L^－1BaCl₂；
1 mol·L^－1Ba(NO₃)₂；0.1 mol·L^－1AgNO₃；CCl₄；苯；新制饱和溴水；新制饱和氯水。

编号	实验操作	预期现象和结论
步骤①	取少量待测液于试管A中，滴加2 mol·L^－1HCl至溶液呈酸性，加入几滴________(填试剂)，振荡	________，证明待测液中含SO3^2-
步骤②	另取少量待测液于试管B中，加入            ，再滴加适量 1 mol·L^－1 BaCl2溶液
步骤③	另取少量待测液于试管C中，                        ，振荡，静置后观察颜色	溶液分层，上层液体呈橙红色，证明待测液中很Br^-