高中化学常见气体制备原理及装置选择填空题

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________________。

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                  。

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_________。

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^-+____ ______。

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__________。

某学生课外活动小组模拟呼吸面具中的反应原理设计用图所示的仪器来制取氧气并测量氧气的体积。图中量气装置E由甲乙两根玻璃管组成，它们由橡皮管连通，并装入适量水。甲管有刻度(0～50mL)供量气用，乙管可上下移动调节液面高低。
实验仪器：连接胶管及夹持装置均省略

实验可供选用的药品还有：稀硫酸、盐酸、过氧化钠、碳酸钠、大理石、水。试回答：
（1）图中各装置接口连接顺序是  (填各接口的编号)。
（2）装置A的作用是                    ，反应的化学方程式                    。
（3）装置B的作用是                    。反应的化学方程式为                     。
（4）装置C中放入的反应物是                     。
反应的化学方程式为                            。
（5）装置D中可能发生的所有化学反应方程式为：                          。

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                      。

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”）．

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。

(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

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_______________________．
      

用含少量铁的氧化物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）溶液A中的金属离子有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺。能检验溶液A中Fe²⁺的试剂为         (填编号,下同)。
①KMnO₄   ②(NH₄)₂S    ③NaOH   ④KSCN
（2）氧化剂可选用         。①Cl₂  ②KMnO₄  ③HNO₃ ④H₂O₂
（3）要得到较纯的产品,试剂可选用     。①NaOH  ②NH₃.H₂O  ③Cu(OH)₂ ④Cu₂(OH)₂CO₃
（4）某同学设计以原电池的形式实现Fe²⁺至Fe³⁺的转化,电解质溶液为稀硫酸,请写出负极的电极反应:

(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_____________。

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                    。

MnO₂是一种重要的无机功能材料。某研究性学习小组设计了将粗MnO₂（含有较多的MnO和MnCO₃）样品转化为纯净MnO₂的实验，其流程如下：

请回答下列问题：
（1）第①步加稀硫酸时，粗MnO₂样品中的MnO和MnCO₃转化为（填化学式）_______________。
（2）第①步反应中的硫酸能否用盐酸代替？____________（填“能”或“否”），理由是____________。
（3）第②步发生反应的离子方程式为：___________________________。
（4）取17.4gMnO₂与200g36.5%的浓盐酸（足量）反应，将反应后剩余的溶液用水稀释至500mL，计算稀释后溶液中Cl^-的物质的量浓度（写出计算过程）。