高中化学常见气体制备原理及装置选择实验题

海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以离子的形式存在。实验中从海藻提取碘的流程图如下：

（1）指出提取碘的过程中有关的实验操作名称①                  写出过程②中有关反应的离子方程式：
（2）提取碘的过程③中可选择的有机试剂为

A．酒精、四氯化碳	B．四氯化碳、苯
C．汽油、醋酸	D．汽油、甘油

（3）请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：
______________________________________________________________。
（4）在过程④的操作中发现晶体碘大量附着在烧瓶内壁上，是由于碘具有          性质

某化学实验小组，通过Li₃N固体水解生成氢氧化锂和氨气的反应制氨气，并进行氨气还原氧化铜的实验探究。如下图所示，给出了本实验可供选择的装置：

请回答下列问题：
（1）按该方法制氨气时，应选用上述装置中的       （填装置代码，下同）做氨气发生装置。
（2）为检验氨气还原氧化铜反应后生成Cu、H₂O、N₂，氨气发生装置后应依次连接   → C →    →    →    
（3）在C装置前后连接的装置中，填充的药品按前后顺序分别为      、      。
（4）有资料提出：CuO被还原时，当黑色固体完全变为红时，不一定完全转化为Cu，可能还含有Cu₂O。已知查阅到一离子反应方程式：Cu₂O＋2H^＋＝Cu^２＋＋Cu＋H₂O。依据该信息，若证明C处的红色固体中是否含有Cu₂O ，请设计实验：     。
（5）实验时充分加热，至C装置质量不再减轻为止。实验完毕后，若实验测得收集的N₂体积为aL（已折算为标准状况）。则若用CH₄还原同样多CuO，理论上最少需要CH₄的体积为（标准状况，用含字母a的代数式表示）       L。

海水中含有丰富的化学元素，如图是某化工厂利用海水的生产镁的流程简图，请回答：

（1）实验室中蒸发浓缩液体需要的仪器有玻璃  棒、酒精灯、三角架和　　　　　。
（2）反应③需加入的试剂为　　　　。
（3）反应④中电能转化为　　　　　。
（4）反应②完成后，需进行的操作是　　　　。
（5）B物质中含有化学键为　　　　。

镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下：

（1）为了使转化为，试剂①可以选用               ，要使 完全转化为沉淀，加入试剂①的量应                ；
（2）加入试剂①后，能够分离得到沉淀的方法是                    ；
（3）试剂②可以选用                 ；
（4）无水在熔融状态下，通电后会产生和，该反应的化学方程式为：
                                                                     。

某校化学小组学生利用“废铁屑与水反应”的产物还原氧化铜，并制取FeCl₃·6H₂O晶体。（图中夹持、加热及尾气处理装置均已略去）

①将5%Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去Na₂CO₃溶液，然后将废铁屑用蒸馏水洗涤2～3遍，用滤纸吸干水分。
②将洗涤干燥后的废铁屑和石棉绒混合置于气密性良好的上述装置B中。
③先点燃X处的酒精灯，待试管C中出现大量水雾时，点燃Y处的酒精喷灯。
④经过必要的实验操作后，点燃Z处的酒精灯。
⑤停止反应，待B管冷却后，取其中的固体，加入过量稀盐酸充分反应，过滤。
⑥利用上述滤液制取FeCl₃·6H₂O晶体，设计流程如下：

回答下列问题：
（1）实验步骤①的目的是                                            。
（2）步骤③X处是指       （用图中的A、B、C……表示），待试管C中出现大量水雾时，点燃Y处的酒精喷灯的目的是：                                 。
（3）步骤④必要的实验操作是指：                                     。
（4）步骤⑥从FeCl₃溶液中得到FeCl₃·6H₂O晶体的主要操作包括：
                                                                    。
（5）这个流程中需保持盐酸过量，主要原因是：
                                                                      。

某化学兴趣小组以含铁的废铝为原料制备硫酸铝晶体，设计如下的实验方案：

请回答以下问题：
（1）上述实验中多次用到过滤操作，该操作中要用到的玻璃仪器有               ；
（2）步骤②中有洗涤沉淀的操作，如何判断沉淀已洗涤干净：                   
                                                  ；
（3）评价步骤②的操作中难以控制之处                                     ，请你提出一个合理而比较容易操作的实验方案（药品可任选）                     
                                      ；
（4）步骤①中使用的NaOH溶液以4mol/L为宜。某同学称量mgNaOH固体配制
V m L 4mol/L的NaOH溶液，下面是该同学配制过程的示意图，其操作中错误的是（填操作序号）                     。

下图所示装置进行有关实验,将A逐滴加入B中

⑴若A是实验室的一种常用燃料，B是生石灰，实验中观察到C中黑色固体逐渐变红，当C中黑色固体大部分变红时，关闭F，然后往烧杯中加入热水，静止一会，观察到III中试管壁出现了光亮的银镜，则A是             ，C是                ，请写出反应管C中所发生的反应方程式：                                                  。试管E中所发生反应的离子方程式：                                            。
⑵若I处酒精灯不加热， B、C仍是实验（1）中原物质，实验中也观察到C中黑色固体逐渐变红，同时可观察到E中溶液先形成沉淀，然后沉淀溶解，并有一种无色无味的气体逸出，当溶液恰好澄清时，关闭F，然后往烧杯中加入热水，静止一会，观察到III中试管壁也出现了光亮的银镜，则A是         ，E中是        与葡萄糖的混合液（写化学式）。请写出反应管C中所发生反应的方程式：                                。仪器D在此实验中的作用是                   。
⑶若B为浓硫酸，E为苯酚钠溶液，C仍旧不变，A是只含一个碳的一种有机物也能发生银镜反应，实验中同样能观察到C中黑色固体逐渐变红，同时可观察到试管中溶液变浑浊，则A可能是                          ，然后往烧杯中加入沸水，可观察到试管中的现象是                                    ，此实验中浓硫酸的作用是                。写出（1）中A和（3）中A二种物质在浓硫酸存在时所发生的反应方程式：                                                           ，此反应中浓硫酸的作用是             。

(I) 下图甲和乙是某学校王老师制备NH₃ 并进行性质实验时的改进装置。按图甲把仪器安装好，称取2g固体氯化铵装入试管底部，再快速称取2g氢氧化钠覆盖在氯化铵上方；立即用带有滴管的塞子塞紧（滴管预先吸入约2mL 浓氨水）；烧杯内盛滴有酚酞试液的水：把浓氨水滴入试管里，可立即观察到试管内发生剧烈反应，有大量气泡.

将上述中收满NH₃ 的圆底烧瓶取下，改装成图乙所示的装置，胶头滴管内事先预吸入2mLH₂O ，此时小气球系在玻璃棒上呈自然松驰状态；将滴管内的水慢慢滴入烧瓶中，轻轻晃动烧瓶，通过观察实验现象便可以验证NH₃的某个性质。按要求回答下列问题：
(1)中学化学教材中是用与制O₂相同的制备装置来加热制取NH₃的，该化学方程式为:__________________________________________________________
(2)下面是某同学关于王老师能用图甲制取NH₃的原因分析，有道理的是__________。
①在NH₃ · H₂O 中有平衡使平衡向左移动
②在NH₃· H₂O 中有平衡使平衡向左移动
③Na0H 溶于水时放热，使体系的温度升高，NH₃的溶解度减小
④NH₄Cl与NaOH 在此情况下可反应生成NH₃，
⑤NH₄Cl 会分解释放出NH₃
(3)图甲中的NH₄Cl 与NaOH 固体混合物能否用CaO 固体代替    (填”能”与”不能”)
(4)如何判断图甲中烧瓶己收满NH₃ ?_____________________________________________
(5)图乙中胶头滴管中的水挤入烧瓶后，观察到的现象是               它说明了NH₃
                

(Ⅱ)如上图所示：在B槽中装有500 mL水，容积为a mL的试管A充满了NO₂和NO的混合气体（标准状况），将试管A倒插入B槽的水中。充分反应后，试管A中余下气体的体积为0.5a mL，则原混合气体中NO₂和NO的物质的量之比为                 
通过导气管C往余下0.5a mL气体的试管A中持续通入氧气，A中可能观察到的现象是：
___________________________________________________                                                          
有关反应的化学方程式为：___________________________________________
当试管A中充满气体时停止通入氧气，然后将试管取出水槽，则共通入氧气的体积为     ________mL，水槽B中溶液的物质的量浓度为       mol·L^-1(设溶液的体积仍为500 mL)

某兴趣小组同学共同设计了如图所示的实验装置。该装置既可用于制取气体，又可用于验证物质的性质。

⑴打开K₁关闭K₂，可制取某些气体。
甲同学认为装置I可用于制取H₂、NH₃、O₂，但装置II只能收集H₂、NH₃，不能收集O₂。其理由是       。
乙同学认为在不改动装置II仪器的前提下，对装置II进行适当改进，也可收集O₂。你认为他的改进方法是                                                  。
⑵打开K₂关闭K₁，能比较一些物质的性质。
丙同学设计实验比较氧化性：KMnO₄＞Cl₂＞Br₂。在A中加浓盐酸后一段时间，观察到C中的现象是               ；仪器D在该装置中的作用是                       。
丁同学用石灰石、醋酸、苯酚钠等药品设计了另一实验。他的实验目的是                   。

(16分)二氧化钛是一种不溶于稀酸的物质，常用于制取金属钛。某种金红石矿石的主要成分是TiO₂，含有Fe₂O₃和Al₂O₃杂质。一研究性学习小组设计如下方案制备金属钛，并得到其它副产品。
(1)已知Fe(OH)₃、Al(OH)₃，开始沉淀的pH数据(见下表)

氢氧化物	Fe(OH)3	A1(OH)3
开始沉淀pH	1.5	3.3

   向溶液I中滴加NaOH溶液，并调溶液pH，若开始只得到一种沉淀，该沉淀是     
，应控制pH的范围是            ，反应的离子方程式是                       ；
(2)向溶液Ⅱ中“继续加适量NaOH溶液”，若操作不当会减少滤渣Ⅲ的质量，请你设计另一种方案代替向溶液Ⅱ中“继续加适量NaOH溶液”的方案，该方案是               ，反应的离子方程式是                                        ；
(3)已知：①CO₂(g)==C(s)+O₂(g)； △H="393.5" kJ·mol^-l
②CO(g)+ O₂(g)==CO₂(g)；   △H=－283 kJ·mol^-l
③TiO₂(s)+2Cl₂(g)==TiCl₄(s)+O₂(g)；△H ="141" kJ·mol^-l
写出TiO₂与Cl₂+C反应的热化学方程式                          。
(4)若经过多步反应后制得b g金属钛，则金红石矿石中TiO₂的质量分数为           

四氯化钛（TiCl₄）是工业上制备金属钛的重要原料。常温下，它是一种极易水解的无色液体，沸点为136.4℃。工业制备TiCl₄和钛的反应分别为：
TiO₂ +2C+2Cl₂TiCl₄ +2CO ；TiCl₄ +2Mg Ti + 2MgCl₂
下图是实验室制备TiCl₄的反应装置，主要操作步骤：

①连接好整套装置，在通Cl₂前先从侧管中通入CO₂气体并持续一段时间；
②当锥形瓶中TiCl₄的量不再增加时，停止加热，从侧管中改通CO₂气体直到电炉中的瓷管冷却为止；
③将TiO₂、炭粉混合均匀后，装入管式电炉中；
④将电炉升温到800℃，一段时间后改通Cl₂，同时在冷凝管中通冷凝水。
试回答下列问题：
⑴ 正确的操作顺序为（填序号）___________________________               。
⑵ 装置A中反应的离子方程式为__________________________________      。
⑶ 装置D中冷凝管进水口的位置是（填a或b）___      。
⑷ TiCl₄露置于空气中极易水解，其化学方程式可表示为_____________________   。  
⑸工业上常用金属镁在800℃高温和氩气氛围中还原TiCl₄的方法制备钛，氩气的作用为__                          。

晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl₃：Si＋3HCl  SiHCl₃＋H₂
③SiHCl₃与过量H₂在l000～1100℃反应制得纯硅
已知SiHCl₃能与H₂O强烈反应，在空气中易自燃。
请回答下列问题：
(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为                                       。
(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl₃(沸点33.0℃)中含有少量SiCl₄(沸点57.6℃)和HCl(沸点—84.7℃)，提纯SiHCl₃采用的方法为                     。
(3)用SiHCl₃与过量H₂反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：

①装置B中的试剂是            。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是       
                                           。
②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是                               ，
装置D不能采用普通玻璃管的原因是                                       ，
装置D中发生反应的化学方程式为                                       。
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检验实验装置的气密性，控制好反应温度以及                                         。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是                。
a.碘水  b．氯水   c．NaOH溶液  d．KSCN溶液  e.Na₂SO₃溶液

从固体物质A开始，可以发生如下框图所示的一系列变化：

完成下面问题：
(1)在实验室中收集气体B的方法是                                  。
(2)操作①的名称是         。
在操作①中所使用的玻璃仪器的名称是                                   。
(3)写出反应②和反应③的化学方程式：
反应②                                                             
反应③                                                             。
(4)A的化学式是               。
(5)在实验室中，如要获得干燥纯净的气体D，可以将它通过如上右图所示的装置，其中瓶I中盛放的试剂是                     ，瓶Ⅱ中盛放的试剂是           。
收集干燥气体D的方法是                     。

氧化铜有多种用途，如用作玻璃着色剂、油类脱硫剂等。为获得纯净的氧化铜以探究其性质，并计算产率，某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验：
(1)制备氧化铜

①步骤I的目的是除不溶性杂质。操作是                      。
②步骤Ⅱ的目的是除铁。操作是：滴加H₂O₂溶液，稍加热；当Fe²⁺转化完全后，慢慢加入Cu₂(OH)₂CO₃粉末，搅拌，以控制溶液pH＝3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH＝1。控制溶液pH＝3.5的原因是                         
                                                                        。
③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO₄·5H₂O晶体。操作是                  ，过滤，水浴加热烘干。水浴加热的特点是                          。
(2)探究氧化铜性质
①取A、B两支试管，往A中先加入适量CuO粉末，再分别向A和B中加入等体积的3％H₂O₂溶液，只观察到A中有大量气泡。结论是                            。
②为探究试管A中反应的速率，收集气体并测定其体积必需的实验仪器有           
                                               。

X、Y、Z、W四种化合物均由短周期元素组成，其中X含有四种元素，X、Y、Z的焰色反应均为黄色，W为无色无味气体。这四种化合物具有如图转化关系(部分反应物、产物及反应条件已略去)。请回答：

(1)W的电子式是                       。
(2)X与Y在溶液中反应的离子方程式是                                      
(3)X含有的四种元素之间(二种、三种或四种)可组成多种化合物，选用其中某些化合物，利用下图装置(夹持固定装置已略去)进行实验，装置Ⅲ中产生白色沉淀，装置V中可收集到一种无色气体。

①装置Ⅱ中物质的化学式是             。
装置I中反应的化学方程式是                                           。
②用X含有的四种元素中的两种组成的某化合物，在催化剂存在下制备并收集纯净干燥的装置V中气体，该化合物的化学式是           ，所需仪器装置是      
(从上图选择必要装置，填写编号)。
(4)向Z溶液中通入氯气，可制得某种生产和生活中常用的漂白、消毒的物质，同时有X生成。该反应的化学方程式是                                            。