高中化学常见气体制备原理及装置选择实验题

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。
【查阅资料】经查阅资料得知：无水FeCl₃在空气中易潮解，加热易升华。
【设计方案】学习小组设计了制备无水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：

①检验装置的气密性；②通入干燥的Cl₂，赶尽装置中的空气；③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；④……；⑤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）Fe元素的原子结构示意图为______________。FeCl₃是___________化合物（填“离子”或“共价”）。
（2）装置A中反应的化学方程式为______________。
（3）第③步加热后，生成的烟状FeCl₃大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端。要使沉积的FeCl₃进入收集器，第④步操作是____________。
（4）操作步骤中，为防止FeCl₃潮解所采取的措施有(填步骤序号)____________。
（5）装置B中冷水浴的作用为____________；装置C的名称为____________；装置D中FeCl₂全部反应后，因失去吸收Cl₂的作用而失效，写出检验FeCl₂是否失效的试剂K₃[Fe(CN)₆]是配位化合物，其配位数为___________，配体为__________。
（6）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________________。

某化学兴趣小组在加热条件下利用二氧化锰和浓盐酸反应来制取并收集氯气。
（1）若要制取纯净干燥的氯气，应使气体依次通过装有____________和__________的洗气瓶。
（2）某同学不慎将MnO₂和KCl粉末混合了，分离该混合物的方法和步骤如下，请补充完整，①先在盛有混合粉末的烧杯中加入适量的水溶解；②将①所得的混合物过滤，该操作所用玻璃仪器有_________、玻璃棒、烧杯；③洗涤、干燥沉淀得到MnO₂；将第②步操作所得液体_______________（填操作名称）得到KCl固体。

NH₃和HNO₃是重要的工业产品，下图是合成氨和氨氧化制硝酸的工艺流程。

（1）合成塔中发生反应的化学方程式是                        。
（2）氨分离器中压强约为15MPa，温度约为-20℃，分离氨应用了氨          的性质，从氨分离器中又回到合成塔中的物质是            。
（3）氧化炉中反生反应的化学方程式是                    。
（4）尾气中的少量NO、NO₂可以用NH₃来处理，在催化剂作用下生成无污染的气体，写出NO₂和NH₃反应的化学方程式           。当有5.6LNO₂被还原时，转移电子的物质的量为           mol。
（5）氧化炉中出来的气体，先降温再进入吸收塔，吸收塔中通入空气的作用是                。若进入吸收塔的气体的体积分数为NO₂10.0%，NO 1.32%，其余为N₂、水蒸气等。当进入氧化炉中气体为10m³时，最少需要空气的体积为          m³。

软锰矿的主要成分为MnO₂，除含有Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃、CaO、SiO₂等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO₄·H₂O的流程如下：

已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表：

②温度高于27℃时，MnSO₄晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。
（1）“浸出”过程中MnO₂转化为Mn²⁺的离子方程式为_____________。
（2）调pH至5～6的目的是___________，调pH至5～6所加的试剂可选择_________（填以下试剂的序号字母）；
a．NaOH     b．MgO        c．CaO        d．氨水
（3）第2步除杂，主要是将Ca²⁺、Mg²⁺转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF₂除去Mg²⁺的离子反应方程式_________，该反应的平衡常数数值为_________。
（已知：MnF₂的K_SP=5.3×10^-3；CaF₂的K_SP=1.5×10^-10；MgF₂的K_SP=7.4×10^-11）
（4）取少量MnSO₄•H₂O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是______（用离子方程式表示），该溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为________。

硫酸厂的烧渣的主要成分为铁的氧化物（含少量FeS及SiO₂），可以利用此烧渣制备碱式硫酸铁[化学式为Fex（OH）y（SO₄）z•nH₂O]，主要流程如下：

（1）焙烧产生的二氧化硫会污染环境形成酸雨，该酸雨为          （填“硫酸”或“硝酸”）型酸雨．
下列措施不能防止或减少酸雨产生的是          （填字母）．
a．在已酸化的土壤中加石灰
b．对含硫化石燃料进行脱硫处理
c．对产生的二氧化硫进行吸收和利用
（2）酸溶时加入的试剂a是          （填化学式）．过滤操作所用的玻璃仪器主要有玻璃棒、烧杯、         ．
（3）反应l中加双氧水的目的是            ．
（4）为确定碱式硫酸铁的化学式，进行了如下实验：
①称取1.692g碱式硫酸铁样品溶于足量的稀盐酸中并充分混合；
②向①所得的混合物中加入足量的BaCl₂溶液，充分反应后，经过滤、洗涤、           、称重，得沉淀2.330g．若取此时的滤液少许，向其中滴加硫氰化钾溶液，可观察到的现象为           ，反应的离子方程式为             ．
③若向步骤②的滤液中加入过量的NaOH溶液，充分反应后，再将沉淀过滤、洗涤、灼烧、称重，得固体0.640g．则碱式硫酸铁[Fex（OH）y（SO₄）z•nH₂O]样品中的y：z=             ．

浅绿色的硫酸亚铁铵晶体[又名莫尔盐（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]比绿矾（FeSO₄•7H₂O）更稳定，常用于定量分析．莫尔盐的一种实验室制法如下：
废铁屑溶液A莫尔盐
（1）向废铁屑中加入稀硫酸后，并不等铁屑完全溶解而是剩余少量时就进行过滤，其目的是          ；证明溶液A不含Fe³⁺离子的最佳试剂是          （填序号字母）．
a．酚酞溶液      b．KSCN溶液     c．烧碱溶液     d．KMnO₄溶液
操作I的步骤是：加热蒸发、           、过滤．
（2）将莫尔盐晶体放在托盘天平左盘进行称量时，天平指针向右偏转，说明           ．
（3）为了测定所得莫尔盐中Fe²⁺的含量，称取4.0g莫尔盐样品，溶于水配成溶液并加入稀硫酸，用0.2mol/L的KMnO₄溶液进行滴定，到滴定终点时，消耗了KMnO₄溶液10.00mL．则样品中Fe²⁺的质量分数为          （已知反应中MnO₄^﹣变为Mn²⁺）．
（4）从下列装置中选取必要的装置制取（NH₄）₂SO₄溶液，连接的顺序（用接口序号字母表示）是：a接          ；          接          ．将装置C中两种液体分离开的操作名称是          ．装置D的作用是            ．

已知：CH₃CH₂OH+NaBr+H₂SO₄（浓） CH₃CH₂Br+NaHSO₄+H₂O．
实验室制备溴乙烷（沸点为38.4℃）的装置和步骤如下：

①按图所示连接仪器，检查装置的气密性，然后向U形管和大烧杯里加入冰水；②在圆底烧瓶中加入10mL95%乙醇、28mL浓硫酸，然后加入研细的13g溴化钠和几粒碎瓷片；③小火加热，使其充分反应．
试回答下列问题：
（1）反应时若温度过高可看到有红棕色气体产生，该气体的化学式为                 ．
（2）为了更好的控制反应温度，除用图示的小火加热，更好的加热方式是                ．
（3）反应结束后，U形管中粗制的溴乙烷呈棕黄色．将U形管中的混合物倒入分液漏斗中，静置，待液体分层后，分液，取           （填“上层”或“下层”）液体．为了除去其中的杂质，可选择下列试剂中的      （填序号）．

A．Na2SO3溶液

B．H2O

C．NaOH溶液

D．CCl4

（4）要进一步制得纯净的C₂H₅Br，可再用水洗，然后加入无水CaCl₂干燥，再进行          （填操作名称）．
（5）下列几项实验步骤，可用于检验溴乙烷中的溴元素，其正确的操作顺序是：取少量溴乙烷，然后       （填序号）．
①加热   ②加入AgNO₃溶液   ③加入稀HNO₃酸化   ④加入NaOH溶液   ⑤冷却．

某学生在如下图所示装置中用苯和液溴制取溴苯，请根据下列实验步骤完成有关问题：

（1）第一步，在分液漏斗中依次加入10 mL苯和5 mL液溴，使之混合均匀，此时观察到溴溶于苯，不反应，溶液呈深棕红色。
第二步，打开分液漏斗活塞，将苯、溴混合液按一定速率逐滴加入玻璃管甲中的铁丝上，观察到的现象是剧烈反应，玻璃管甲和导管C中有橙红色蒸气。从上述两步观察到的现象差异，可得出的结论是______________________。
（2）第三步，几分钟后，打开胶皮管夹A和B，使反应混合液流入U形管中，打开管夹B的原因是______________________；然后通过分液漏斗向U形管中加入适量的NaOH溶液，目的是（用化学方程式表示）_                 。
（3）第四步，关闭胶皮管A和B，连同A和B一起取下U形管，用力振荡并静置后，观察到无色的溴苯，它在U形管中液体的_           (填“上”或“下”)层。
（4）要证明上述溴跟苯的反应是取代而不是加成反应，请根据装置乙的作用完成下列各题：
小试管内的液体是__________(填名称)。
锥形瓶内的液体是__________(填名称)。
反应后，向锥形瓶内滴加试剂__________(填名称)溶液，作用是                   。
（5）写出上述苯跟溴反应的化学方程式__________________________。

某探究小组为探究氯气的性质，并用装置F制取少量“漂白液”，设计了如下实验装置。
请回答下列问题：
（1）写出实验室制氯气的离子方程式：                    。
（2）装置A中g管作用是___________，装置B的作用是          ，装置C的作用是                      。
（3）反应一段时间后用注射器从E中抽取少量溶液，检验有Fe^3＋生成，请写出检验方法________。
（4）已知HCO₃^－的酸性弱于次氯酸，请写出少量的氯气与F中足量的碳酸钠溶液反应的化学方程式:______________________。

某课外活动小组模拟工业制备纯碱，方案如下：
（一）实验原理：NaCl+H₂O+NH₃+CO₂═NaHCO₃↓+NH₄Cl
向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后通入二氧化碳，析出溶解度较小的碳酸氢钠．
（二）实验装置：所需实验药品和装置如图所示：

（三）实验步骤
（1）搭好装置，然后应该进行的操作是__________。
（2）中间的烧瓶中加入20mL饱和食盐水，并将其浸入冰水中；D中加入足量氢氧化钠固体，E中加入足量浓氨水；B中加入足量碳酸钙粉末，A中加入足量稀硫酸于（可分多次加入）．仪器A的名称是__________，选择用稀硫酸而不用稀盐酸的好处是__________。
（3）先打开__________（填K₁或K₂），将装置A或E中的试剂慢慢加入圆底烧瓶，烧瓶中产生气体的原理是__________，大约20分钟左右时，观察到饱和食盐水上方有__________大量的白雾
现象时，再打开__________（填K₁或K₂），将装置A或E中的试剂慢慢加入圆底烧瓶，大约5分钟即有浑浊出现，约15分钟出现大量白色固体．
（四）纯碱制备：
（4）上述实验结束后，欲得到纯碱，将固体过滤、洗涤后，还需进行的操作是__________（不加任何其它试剂，装置任选），反应的化学方程式为__________；若将上述操作产生的气体全部通过浓硫酸，再通过足量的过氧化钠，过氧化钠增重0.28g，则制得的纯碱质量为__________g。

在如下图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备Fe(OH)₂。

（1）在试管I中加入的试剂是            。
（2）为了制得Fe(OH)₂白色沉淀，在试管I和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后观察到试管I产生大量气体。一段时间后，检验到试管Ⅱ支管出口的气体只有一种时，再进行的操作是            ，使试管I中的溶液进入到试管Ⅱ中溶液底部，产生Fe(OH)₂。
（3）这样生成的Fe(OH)₂沉淀能较长时间保持白色，其理由是               。
（4）反应结束后，将Fe(OH)₂沉淀倒出，在空气中迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，其原因是           （用化学方程式表示）。

草酸亚铁为黄色固体，作为一种化工原料, 可广泛用于涂料、染料、陶瓷、玻璃器皿等的着色剂以及新型电池材料、感光材料的生产。合成草酸亚铁的流程如下：

（1）配制(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液时，需加入少量稀硫酸，目的是                     。
（2）得到的草酸亚铁沉淀需充分洗涤，检验是否洗涤干净的方法是                。
（3）将制得的产品（FeC₂O₄·2H₂O）在氩气气氛中进行加热分解，结果如下图（TG%表示残留固体质量占原样品总质量的百分数）。
①则A→B发生反应的化学方程式为：                    。

②已知B→C过程中有等物质的量的两种气态氧化物生成，写出B→C的化学方程式           ；
（4）某草酸亚铁样品中含有少量草酸铵。为了测定不纯产品中草酸根的含量，某同学做了如下分析实验：
Ⅰ．准确称量m g样品，溶于少量2mol/L硫酸中并用100mL容量瓶定容。
Ⅱ．取上述溶液20mL，用c mol/L高锰酸钾标准溶液滴定，溶液变为淡紫色，消耗高锰酸钾溶液的体积为V₁ mL。
Ⅲ．向上述溶液中加入足量Zn粉，使溶液中的Fe³⁺恰好全部还原为Fe²⁺。
Ⅳ．过滤，洗涤剩余的锌粉和锥形瓶，洗涤液并入滤液
Ⅴ．用c mol/L KMnO₄溶液滴定该滤液至溶液出现淡紫色，消耗KMnO₄溶液的体积V₂ mL。
已知：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺＝2Mn²⁺ +10CO₂+8H₂O
MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺＝5Fe³⁺ + Mn²⁺+4H₂O
回答下列问题：
①若省略步骤Ⅳ，则测定的草酸根离子含量           （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
②m g样品中草酸根离子的物质的量为            （用c，V₁，V₂的式子表示，不必化简）。

氯气在工农业生产在应用非常广泛。下图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置。

已知：MnO₂+4HCl（浓）MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
（1）仪器a的名称为_______________。
（2）装置B中饱和食盐水的作用是______________________；装置B也作安全瓶，用来监测实验进行时C中是否发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象：_____________________。
（3）装置C的作用是验证氯气是否具有漂白性，为此装置C中I、II、III处依次放入______（填字母）。

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

（4）装置E中氢氧化钙悬浊液的作用是______________；请写出相应反应的离子方程式：_______________。

亚硝酸钠在漂白、电镀等方面应用广泛。现以木炭、浓硝酸、水和铜为原料生成的一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠的装置如右图所示（部分夹持装置略）。已知：

①3NaNO₂+3HCl=3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O
②酸性条件下，NO与NO₃^-都能与MnO₄^-反应生成NO₃^-和Mn²⁺；
完成下列填空：
（1）写出a仪器的名称___________________________。
（2）为避免B中逸出的气体中混有的杂质气体与Na₂O₂反应，应在B、C装置间增加一个装置，则该装置中盛放的药品名称为__________________。
（3）写出NO与Na₂O₂在常温下生成NaNO₂的化学反应方程式______________________；当该反应中转移0.1mole^-时，理论上吸收标准状况下NO的体积为__________L。
（4）将11.7g过氧化钠完全转化成亚硝酸钠，理论上至少需要木炭__________g。
（5）NO₂易溶于水。将体积为V mL的试管充满NO₂后倒扣在水中，见右图。

①NO₂溶于水的化学方程式是_________________________。
②使试管中NO₂完全被水吸收的操作是______________________________。

某学习小组利用下图所示装置制备氨气，并探究氨气的性质（部分仪器略去）。

请回答下列问题：
（1）写出以A装置制备氨气的化学方程式：__________________
（2）用B装置收集氨气时，氨气的进气口是__________（填“a”或“b”）。
（3）B装置中烧瓶已收集满氨气，若要使之形成喷泉，操作方法是__________。若观察到装置B中的烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的性质是_________。
（4）为防止环境污染，以下装置（盛放的液体均为水）可用于吸收多余氨气的是_________（填序号）。

（5）氨气在催化剂并且加热时会被空气氧化，这是工业制硝酸的第一步反应，写出该反应的化学方程式：_________。