高中化学常见气体制备原理及装置选择填空题

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_________________________。

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

 

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]

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）。

孔雀石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，还含少量FeO、SiO₂。以孔雀石为原料可制备CuSO₄·5H₂O步骤如下：
 
（1）.写出孔雀石与稀硫酸反应的化学方程式：____________                                    ，
为了提高原料浸出速率，可采取的措施有______________________（写出两条）。
（2）. 溶液A的金属离子有Cu²⁺、Fe²⁺。实验步骤中试剂①最佳选        （填代号）。
a．KMnO₄               b．Cl₂          c．H₂O₂          d．HNO₃    
（3）溶液B中加入CuO作用是__________________     _______________。
（4）常温下Fe(OH)₃的K_sp=1×10^-39，若要将溶液中的Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀，使溶液中c(Fe³⁺)降低至1×10^—3mol／L，必需将溶液pH调节至           。
（5）由溶液C获得CuSO₄·5H₂O晶体，需要经_____________、___________和过滤。
（6）可用KMnO₄标准溶液测定溶液A中Fe²⁺的浓度，量取A溶液20.00ml，用0.010mol/L酸性KMnO₄标准溶液滴定，消耗KMnO₄  10.00ml, A溶液中Fe²⁺的物质的量浓度_________mol/L.
（反应原理：MnO₄^- + 5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O）

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______。

高纯度锰酸锂(LiMn₂O₄)是锂电池重要的正极材料。
（1）工业上有一种制取高纯度锰酸锂的方法如下：
①由硫酸锰与K₂S₂O₈溶液常温下混合一周，慢慢得到球形二氧化锰(MnO₂)。请写出发生的化学反应方程式：________。
②过滤、干燥得到球形二氧化锰，再与氢氧化锂750 ℃共热5 h，得到锰酸锂。请写出发生的化学反应方程式：_________。
（2）氢氧化锂容易与二氧化碳反应，工业上常用碳酸锂代替。
把分析纯碳酸锂与球形二氧化锰两种粉末，按物质的量1:4混合均匀加热。
①升温到515 ℃时，开始有CO₂产生，同时生成固体A，比预计碳酸锂的分解温度(723 ℃)低得多。原因是________。
②升温到566 ℃时，产生另一种气体X，X恰好与CO₂物质的量相等，同时得到固体B。请写出发生的化学反应方程式：_________。
③升温到720 ℃时，A、B反应，固体质量逐渐增加，当质量不再增加时，得到高纯度的锰酸锂。请写出发生的化学反应方程式：_________。

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                ．

下图是有关气体制取和性质探究的部分实验装置。

请你回答下列问题：
（1）写出图中标有字母的仪器名称：a            ；b             。
（2）B装置中仪器a必须伸入液面以下的原因是                       。
（3）实验室采用氯酸钾为原料制取氧气时，应选用的发生装置是       （填字母）。如图E所示，铁丝在氧气中剧烈燃烧说明氧气具有         （填“氧化性”或“可燃性”）。
（4）实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，应选用的收集装置是___    ___（填字母）；此反应的化学方程式为               。

CO是一种无色、无味且不溶于水的有毒气体，其制法有：
（1）实验室可用甲酸和浓共热制取CO．

a．甲酸和浓应怎样混合？浓起什么作用
b．请据实验原理选择所需主要玻璃仪器(导管除外)
c．怎样收集CO气体
（2）实验室还可用草酸晶体与浓共热制取CO．H₂C₂O₄CO₂↑+CO↑+H₂O
请问：怎样才能得到不含的CO气体? _________．
（3）工业上用焦炭和水在高温下发生反应制取CO，其化学方程式为：________________．在此条件下，C和的还原性谁强? _________．

以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：



（1）反应I前需在FeSO₄溶液中加入             （填字母），以除去溶液中的Fe^3＋。

A．锌粉

B．铁屑

C．KI溶液

D．H2

（2）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是         。
（3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是        。
（4）反应Ⅳ常被用于电解生产（NH₄)₂S₂O₈（二硫酸铵）。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为          。

制取氨气并完成喷泉实验（图中夹持装置均已略去）。

（1）写出实验室制取氨气的化学方程式:___________________________ 。
（2）收集氨气应使用      法，要得到干燥的氨气可选用      做干燥剂。用______方法检验氨气是否已收集满。
（3）用左上图装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是               。

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）。

(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)。

硫酸锌是制备荧光粉的原料之一。工业上由锌白矿（主要成分是ZnO，还含有Fe₂O₃、CuO、SiO₂等杂质）制备ZnSO₄•7H₂O的流程如下。

已知：常温下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为：3.7，6.5，9.7。
（1）浸取过程中提高浸出效率可采用的措施有                  （任答一条），ZnO和硫酸反应的化学方程式为                              。
（2）加入适量锌粉的作用为：①使溶液中的Fe³⁺转化为Fe²⁺；②                    。
（3）氧化过程中H₂O₂发生反应的离子方程式为                       。
（4）加入适量Ca(OH)₂调节溶液pH，促进Fe³⁺水解，Fe³⁺水解反应的平衡常数表达式K＝        ，Ca(OH)₂不能过量的原因是                              。