高中化学常见气体制备原理及装置选择填空题

(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           。

【化学选修-化学与技术】(15分)将磷肥生产中形成的副产物石膏(CaSO₄•2H₂O)转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料,无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义.以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图.

（1）本工艺中所用的原料除CaSO₄•2H₂O、KCl外,还需要___________________等原料.
（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式_________________.
（3）过滤Ⅰ操作所得固体中,除CaCO₃外还含有________(填化学式)等物质,该固体可用作生产水泥的原料.
（4）过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH₄)₂SO₄溶液.检验滤液中含有CO₃^2﹣的方法是__________________.
（5）已知不同温度下K₂SO₄在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：

温度(℃)	0	20	60
K2SO4溶解的量(g)	7.4	11.1	18.2

60℃时K₂SO₄的饱和溶液591g冷却到0℃,可析出K₂SO₄晶体___________g.
（6）氯化钙结晶水合物(CaCl₂•6H₂O)是目前常用的无机储热材料,选择的依据是_______.
A．熔点较低(29℃熔化)                b．能导电        
c．能制冷                            d．无毒
（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是________________________________.

黄钾铵铁矾[KNH₄Fe_x(SO₄)_y(OH)_z]不溶于水和稀硫酸，制取黄钾铵铁矾的流程如下：

（1）溶液X是       。
（2）检验滤液中是否存在K^＋的操作是              。
（3）黄钾铵铁矾的化学式可通过下列实验测定：
①称取一定质量的样品加入稀硝酸充分溶解，将所得溶液转移至容量瓶并配制成100.00 mL溶液A。
②量取25.00 mL溶液A，加入盐酸酸化的BaCl₂溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体9.32 g。
③量取25．00 mL溶液A，加入足量NaOH溶液，加热，收集到标准状况下气体224mL，同时有红褐色沉淀生成。
④将步骤③所得沉淀过滤、洗涤、灼烧，最终得固体4.80 g。
通过计算确定黄钾铵铁矾的化学式(写出计算过程)              。

(12分)氧化锌是重要的基础化工原料，从含锌废水(含Zn²⁺及少量的Mn²⁺、Fe²⁺及Pb²⁺等)为原料制取ZnO的实验流程如下：

已知几种难溶氢氧化物沉淀的PH范围

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Zn(OH)2	Pb(OH)2
pH	2.2～3.2	5.8～7.9	5.5～13.5	7.0～13.0

（1）KMnO₄氧化废水中Mn²⁺生成MnO₂的离子方程式为          ；滤渣I的主要成分除MnO₂外，另一种
是   (写化学式)。
（2）滤渣II的主要成分除过量的Zn粉、MnO₂外，还有   (写化学式)；滤渣II中含有二氧化锰，其可能原因是   。
（3）灼烧生成的碱式碳酸锌[ZnCO₃·2Zn(OH)₂]的化学方程式为    ；灼烧时，用到的硅酸盐质仪器除酒精灯外还用到的2种是   。

（本题共12分）钨在自然界主要以钨（+6价）酸盐的形式存在。黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐，化学式常写成FeWO₄、MnWO₄。黑钨矿冶炼金属钨的流程如下图（已知：钨酸是一种难溶性强酸、对热不稳定）。其中A、B、C都是钨的化合物。完成下列填空：

37.上述从黑钨矿获得单质钨的过程中属于氧化还原反应的是（填数字序号）         。
38.操作①的名称为         ，得到的滤液为钨酸的钠盐，写出反应②的化学方程式         。该过程中产品C为             ，从产品C获得纯度较高的钨的另一反应原料应该为            。
39.若制得的钨中含有少量金属铁，为测定其中金属钨的含量（已知金属钨不溶于盐酸），甲同学用下列装置进行测定，相关实验步骤①加好称量好的样品和盐酸，记录B的液面位置；②检查气密性。③待A中不再有气体产生并恢复至室温后，记录B的液面位置；④将A中盐酸与样品混合；正确的操作顺序是    （填序号）。

40.若实验用样品的质量为a g，加入20mL盐酸与之充分反应后，测得排出水的体积为VL（标准状况下），测得的H₂的体积应为     L，样品中的钨的质量分数的计算式为                        。
41.在读取C装置液面数据时，应先                           ，再平视读数，若样品中含有不溶于酸，也不与酸反应的物质，则测得钨的质量分数将        （填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）。

（本题共12分）
氨气是重要的化工原料。
38．实验室可用浓氨水和_____（选填编号）来制取氨气。
a．烧碱        b．生石灰         c.氯化铵
检验氨气易溶于水的简单操作是：收集一试管氨气，                                  。
39.往饱和食盐水中依次通入足量的NH₃和足量的CO₂，生成沉淀的化学式为        ；过滤后，使余液尽可能析出较多NH₄Cl晶体的方法是：再通入足量的NH₃、冷却并加入       。
侯德榜制碱法（联合氨碱法）的CO₂来自_____（选填编号）。
a.石灰石煅烧           
b．含碳物质燃烧             
c．合成氨厂的副产品
40.往CuSO₄溶液中滴加氨水，先有沉淀析出，后沉淀溶解溶液呈深（绛）蓝色，有[Cu(NH₃)₄]²⁺生成。往溶液中滴加稀硫酸，溶液变为淡蓝色。颜色变浅的主要原因可能是：
①溶液变稀；②[Cu(NH₃)₄]²⁺+4H⁺Cu²⁺ + 4NH₄⁺
请设计一个简单实验说明溶液变浅的主要原因                                      。
41.某实验小组设计了下列装置进行氨的催化氧化实验。

（1）实验时发现：如果缺少乙处的干燥管，将反应后的气体直接通入烧瓶，则烧瓶中先产生白雾，随即产生白烟，其原因可用化学方程式表示为：              、                   。
（2）实验前，烧杯中盛有200mL 1.000 mol/L NaOH溶液，实验后将烧杯中溶液蒸干，再将所得固体加热至恒重，得到固体10.9g，则该固体含NaOH     g。

(13分)实验室以含有少量铁的粗铜粉和硫酸与硝酸的混合溶液为原料制备CuSO₄·5H₂O(胆矾)晶体。设计的工艺流程图如下：

请回答下列问题：
（1）根据反应原理，操作①所需的混酸溶液中硝酸和硫酸的理论配比(物质的量之比)为________。操作②中需要把NO与_____气体混合通入水中，混入该气体的目的是__________________________(用化学方程式表示)。
（2）溶液I中存在一定浓度的Fe³⁺、Cu²⁺，在该浓度时生成氢氧化物沉淀的pH如下表。操作③中某学生设计物质X为H₂O，若加水调整溶液pH，则Fe(OH)₃开始沉淀的pH_______1.9(填“<”、“＞”或“=”)；而实际操作中一般不用此法调节溶液pH，其主要原因是___________________。

（3）操作④中物质Y为_______。查阅资料知CuSO₄·5H₂O的溶解度曲线如图所示，则操作⑤应采取的措施是蒸发浓缩、______________、过滤、洗涤、干燥等。

（4）为测定胆矾中结晶水的数目，称取25.0g胆矾品体在坩埚中加热，固体质量随温度升高而变化的曲线如图。

当固体质量为8.0g时，观察到固体完全呈黑色。请列式计算开始称取的胆矾中结晶水的数目。

亚氯酸钠（NaClO₂）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO₂的主要流程如下。

（1）双氧水的电子式为           ；Ⅰ中发生反应的还原剂是    （填化学式）。
（2）Ⅱ中反应的离子方程式是                               。
（3）ClO₂是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。
①写出该反应的化学方程式：                            ；
②研究表明：若反应开始时盐酸浓度越大，则气体产物中Cl₂的含量越大，运用氧化还原反应规律分析，其原因是                              。
（4）NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl。取等质量变质前后的NaClO₂试样均配成溶液，分别与足量FeSO₄溶液反应时，消耗Fe²⁺的物质的量       (填“相同”、“不相同”或“无法判断”)

A～G各物质间的关系如图，其中B、D为气态单质。

请回答下列问题：
（1）物质C、E分别为             、             。（填名称）
（2）反应①可选用不同的A进行，若反应在常温下进行，其化学方程式为                     。
（3）反应②的离子方程式为                                                             。
（4）新配制的F溶液应加入________以防止其转化为G。请设计实验检验F、G的混合溶液中F的金属阳离子。（写出试剂、操作、现象、结论）                     。

（1）在Cl₂、NO、SO₂、NO₂、NH₃五种气体中，与空气相遇立即变色的是      ，常用于自来水杀菌、消毒的是        ，能用向下排空气法收集的是        ，溶于水后能生成强酸的是             。
（2）二氧化氯（ClO₂）是目前国际上公认的第四代高效、无毒消毒剂。
①工业上通过下列方法制取ClO₂，完成该反应的化学方程式：2KClO₃ + SO₂ ＝2C1O₂+   
②配平下列化学方程式：KClO₃+  H₂C₂O₄+  H₂SO₄＝  ClO₂↑+  K₂SO₄+ CO₂↑+  H₂O
下列有关上述反应的说法正确的是       。

A．H2C2O4在反应中被还原	B．KClO3是氧化剂
C．ClO2是还原剂	D．生成1molClO2有2mol电子转移

氯气在科技、生产中应用广泛。
（1）工业上常用熟石灰和氯气反应制取漂白粉，化学方程式是___           。
（2）实验室用MnO₂与浓盐酸反应制取氯气的过程中，可用NaOH溶液吸收尾气，下列试剂也可用于吸收氯气的是____（填字母）。
a.KI溶液            b.FeCl₂溶液          c.KCl溶液
写出你选择的一种吸收试剂与Cl₂反应的离子方程式：____            。
也可用浓氨水吸收氯气，同时生成一种无污染的气体，反应的化学方程式是____            。
（3）以粗盐为原料制备亚氯酸钠(NaClO₂)的工艺流程如下

写出二氧化氯发生器中生成二氧化氯的离子方程式                      。
（4）FeCl₃在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl₃，再用副产品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S。经查阅资料得知：无水FeCl₃在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水FeCl₃的实验方案，装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下：

a.检验装置的气密性；
b.通入干燥的Cl₂，赶尽装置中的空气；
c.用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；
d.在沉积的FeCl₃固体下方加热
e.体系冷却后，停止通入Cl₂，并用干燥的N₂赶尽Cl₂，将收集器密封。
请回答下列问题：
①装置D中FeCl₂的作用是            ，写出检验FeCl₃的离子方程式                    。
②画出尾气吸收装置E并注明试剂。
③该组同学用装置D中的副产品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到单质硫，FeCl₃与H₂S反应的离子方程式为________________         。

溴化钙是一种溴化物，用于石油钻井，也用于制造溴化铵及光敏纸、灭火剂、制冷剂等。制备CaBr₂·2H₂O的主要流程如下：

（1）与液溴的反应温度不能超过40℃的原因是                            。
（2）滤渣的成分可能是                 。
（3）试剂M是            ，加入M的目的是                            。
（4）操作Ⅱ的步骤为蒸发浓缩、                         、洗涤、干燥
（5）将氨气通入石灰乳，加入溴，于65°C进行反应也可制得溴化钙，此反应中还会生成一种无色气体，写出反应的化学方程式                                      。
（6）制得的CaBr₂·2H₂O可以通过以下方法测定纯度：称取5．00g样品溶于水，滴入足量Na₂CO₃溶液，充分反应后过滤，将滤渣洗涤、烘干、冷却，称量。得到2．00g固体，则CaBr₂·2H₂O的质量分数为           。（相对原子质量：Ca—40  Br—80  H—1  O—16）

某化学实验小组的同学为探究和比较SO₂和氯水的漂白性，设计了如下的实验装置。

（1）实验室用装置A制备SO₂。某同学在实验时发现打开A的分液漏斗活塞后，漏斗中液体未流下，你认为原因可能是________________________________________________________；
（2）实验室用装置E制备Cl₂，若有6 mol的HCl参加反应，则转移的电子总数为__________________；
（3）①反应开始一段时间后，观察到B、D两个试管中的品红溶液出现的现象是：
B：_________________________，D：________________________。
②停止通气后,再给B、D两个试管分别加热，两个试管中的现象分别为
B：_________________________，D：________________________。
（4）另一个实验小组的同学认为SO₂和氯水都有漂白性，二者混合后的漂白性肯定会更强。他们将制得的SO₂和Cl₂按1：1同时通入到品红溶液中，结果发现褪色效果并不像想象的那样。请你分析该现象的原因（用化学方程式表示）_____________________________________。

（本题共12分）石油脱硫废气中含有较多的硫化氢，如何对其进行综合利用回收硫是研究的热点。完成下列填空：
35．实验室用启普发生器制备硫化氢气体，原料可选用__________（选填编号）。

A．稀盐酸与硫化铜	B．稀硫酸与硫化亚铁
C．稀硝酸与硫化锌	D．浓盐酸与硫化钠

若要得到一瓶干燥纯净的硫化氢，除启普发生器外，还应选用的装置依次是____（填编号）。
 
36．如图，将充满相同体积（同温同压）的二氧化硫与硫化氢气体的集气瓶对口放置，抽去毛玻璃片充分反应。观察到的现象是_______________________。检验最终剩余气体的方法是______________。

37．一种回收硫的方法称为克劳斯法，其主要流程是先将部分H₂S氧化为SO₂，再与剩余H₂S作用。若废气中含67.2 m³ H₂S，为充分回收硫，需要消耗空气_____m³（设空气中O₂的体积分数为0.20）。
38．工业上常用吸收-电解法回收硫。主要过程分两步：
第一步，用FeCl₃溶液吸收H₂S。此过程中溶液pH_____（填“增大”、“减小”或“不变”）。
第二步，过滤后对滤液进行电解，发生反应的离子方程式为：2Fe²⁺+ 2H⁺ 2Fe³⁺ + H₂↑吸收-电解法的优势是：① H₂S的吸收率高；②____________。有人提出，第二步可以改为向所得溶液中通入O₂，也能实现同样的目的，此时发生反应的化学方程式为__________________________。
39．请再设计一种从硫化氢中回收硫的方法（用化学方程式表示）。_________________

(14分)某兴趣小组同学在实验室用加热1-丁醇、浓H₂SO₄和溴化钠混合物的方法来制备1-溴丁烷，并检验反应的部分副产物，设计了如图所示装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出。

请根据实验步骤，回答下列问题：
（1）关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1-溴丁烷。
竖直冷凝管接通冷凝水，进水口是_____(填“I”或“Ⅱ”)；冷凝回流的主要目的是________。
（2）理论上，上述反应的副产物可能有：丁醚(CH₃CH₂CH₂CH₂-O-CH₂CH₂CH₂CH₃)、1-丁烯、溴化氢、硫酸氢钠、水等。熄灭酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子并打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验部分副产物。
B、C中应盛放的试剂分别是_________和         ，写出C装置中主要的化学方程式：_______________。
（3）为了进一步分离提纯1-溴丁烷，该兴趣小组同学查得相关有机物的数据如表所示：

物质	熔点/℃	沸点/℃
1-丁醇	-89.5	117.3
1-溴丁烷	-112.4	101.6
丁醚	-95.3	142.4
1-丁烯	-185.3	-6.5

请你补充下列实验步骤，直到分离出1-溴丁烷。
①待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管；
②_______；③_______；④_______；⑤_______，收集所得馏分。
（4）若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7.4 g、13.0 g，蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6 g1-溴丁烷，则1-溴丁烷的产率是_____。（保留2位有效数字）