高中化学常见气体制备原理及装置选择实验题

在实验室中，可利用碳酸氢钠、氯化钠、氯化铵等物质溶解度的差异，通过饱和食盐水、氨和二氧化碳反应，获得碳酸氢钠晶体，反应原理可用如下化学方程式表示：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O    NH₄Cl+NaHCO₃（晶体）依据此原理，欲制得碳酸钠晶体，某校学生设计了如下实验装置，其中B装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的溶液，且二者均已达到饱和：

（1）A装置中所发生反应的离子方程式为                                   。
C装置中稀硫酸的作用为                               。
（2）下表中所列出的是相关物质在不同温度下的溶解度数据（g/100g水）

参照表中数据，请分析B装置中使用冰水是因为                               。
（3）该校学生在检查完此套装置气密性后进行实验，结果没有得到碳酸氢钠晶体，指导教师指出应在          装置之间（填写字母）连接一个盛有                的洗气装置，其作用是                                      。
（4）利用改进后的装置进行实验，在B中的试管内析出了晶体，经必要的操作后得到了一种纯净的晶体。现有下列试剂：盐酸、浓氨水、生石灰、蒸馏水，利用本题所提供的试剂（只限一种）及试管、酒精灯等主要仪器，通过简单实验判断该晶体是碳酸氢钠晶体，而不是碳酸氢铵或食盐晶体，简述操作方法、实验现象及结论：
                                                                              
                                                                             。
（5）若该校学生进行实验时，所用饱和食盐水中含NaCl的质量为5.85g，实验后得到干燥的NaHCO₃晶体的质量为5.04g，则NaHCO₃的产率为                      。

某化学兴趣小组的同学为模拟工业制造硫酸的生产过程，设计了如图所示的装置，请根据要求回答问题：

（1）装置A用来制取氧气，写出相应的化学方程式__________________________；
（2）燃烧炉内放一定量黄铁矿粉末，在高温条件下和A装置制出的氧气充分反应，其化学方程式为，在该反应中____________做氧化剂，若消耗了有_______________mol电子发生了转移；
（3）C装置为净化装置，若无该装置，将混合气体直接通入D装置，除对设备有腐蚀外，还会造成的后果是_____________________________________________；
（4）如果D装置的温度是400℃~500℃，在常压下生成，可放出的热量，请写出该反应的热化学方程式__________________________________________；
并回答在工业中不采取加压措施的原因
__________________________________________________________________；
（5）为检验从接触室出来的气体成分，甲同学设计如下实验：

①A中盛放的试剂是____________________；
②B中盛放98.3%浓硫酸的作用是__________________________________________，乙同学提出可用饱和NaHSO₃溶液代替98.3%的浓硫酸，请你判断乙同学的方案________（填“可行”或“不可行”）说明理由_________________________________________________
_______________________________；
③C中盛放的试剂是___________________________，其作用是__________________。

摩尔盐[(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O]在空气中比一般亚铁盐稳定，是分析化学中常见的还原剂。某研究性学习小组设计了下面的实验装置来制备摩尔盐。
实验步骤：
(1)把30%NaOH溶液和废铁屑混合、煮沸、冷却，将洗涤铁屑后的NaOH溶液装入F中。
(2)在E中用处理过的Fe屑和稀H₂SO₄反应制取FeSO₄。
(3)将硫酸亚铁溶液与硫酸铵溶液混合，结晶得摩尔盐。

试回答下列问题：
(1)F中的NaOH溶液的主要作用是                                             
(2)Fe屑和稀H₂SO₄反应产生的氢气可赶走装置中的氧气及(NH₄)₂SO₄溶液中的溶解氧，操作时应先关闭活塞         ，并同时打开活塞         。
请写出Fe屑和稀H₂SO₄反应产生的氢气的另外一个作用                       
(3)使摩尔盐结晶可采取两种方法：①蒸发溶液、再自然冷却结晶；②不蒸发溶液、直接自然冷却结晶。你认为较好的方法是            。（填序号）
(4)原料利用率高，副产品少，产生的有害废物少，保护环境是“绿色化学”的主要内涵。
请写出此实验中能体现“绿色化学”的具体做法（至少写出两点）：
                                 、                                     。

某校化学小组学生进行如下实验。
（1）使用铜和稀硫酸制备硫酸铜晶体。
步骤如下：

步骤①观察到的现象是                                                。步骤③的主要操作包括：                                                。
（2）硫酸铜溶解度的测定。
用石墨电极（相同）电解饱和CuSO₄溶液，阴极的电极反应式是                                       。已知饱和CuSO₄溶液的质量为60 g，通电10 min后，溶液恰好变为无色。称量发现两电极质量差为4 g，此温度下CuSO₄的溶解度是         。
（3）某同学查询资料得知：铜屑放入稀硫酸中不发生反应，若在稀硫酸中加入H₂O₂，铜屑可逐渐溶解。实验小组同学设计实验装置如图，验证该实验，该反应的化学方程式是                                             。

若将H₂O₂和稀硫酸加入烧瓶中的顺序颠倒，实验得到的结论是                                          
                                            。

(18分)在一定条件下,用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物,该氧化物又可以经此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉。某校化学小组利用下图所列装置进行铁与水反应的实验,并利用产物进一步与四氧化三铁反应制取铁粉。(装置中的铁架台、铁夹等必要的夹持仪器在图中均已略去)

(1) 烧瓶A中常加入碎瓷片,其作用是                                              ,
小试管Ｃ的作用是                                                           。
(2) 为了安全,在Ｅ管中的反应发生前,在F出口处必须                          ,
Ｅ管中的反应开始后, 在F出口处应                                           。
(3) 反应3Fe +4H₂O(g) Fe₃O₄ +4H₂在一定条件下实际上为可逆反应,本实验中是如何实现Fe向Fe₃O₄的转变的?试用化学平衡移动原理加以解释                     
                                                                           。
(4) 停止反应,待B管冷却后,取其中固体加入过量稀盐酸,充分反应后过滤。简述证明滤液中
含有Fe³⁺的实验操作及现象                                                 
                                                                         。

为了证明CO具有还原性，有人设计了如图所示的实验.

(1)装置B的最适宜的试剂是             .
(2)装置D中发生反应的化学方程式是           .
(3)必须用装置C吸收除去气体中水蒸气的理由是           .
(4)若根据F中石灰水变浑浊的现象也能确认CO具有还原性，应在下图中装置           与           之间连下图所示的           装置(填序号).

某化学兴趣小组的同学对实验室乙酸乙酯的制取和分离进行了实验探究。
【制备】下列是该小组同学设计的实验装置。回答下列问题：

（1）仪器A的名称     ▲    ，装置中长导管的主要作用是     ▲      ；
（2）证明锥形瓶中收集到乙酸乙酯的简单方法是          ▲              ；
【分离】锥形瓶中得到的产物是混合物，为了分离该混合物，设计了如下流程：

（3）a试剂最好选用     ▲     ；
（4）操作Ⅰ、操作Ⅱ分别是        ▲           

A．过滤、分液

B．萃取、蒸馏

C．分液、蒸馏

D．过滤、蒸发

【讨论】研究表明质子酸离子液体也可用作酯化反应的催化剂。通过对比实验可以研究不同催化剂的催化效率，实验中除了需控制反应物乙酸、乙醇的用量相同外，还需控制的实验条件是        ▲        。

实验室制取气体常用的装置如下列图示，请回答下列问题：（选用装置时填字母编号）

                                    
（1）若实验室选用装置C制取氨气，则反应的化学方程式为
________________________________________ ______________________，
检验NH₃收 满的方法：____________________________________________________；
（2）若实验室利用过氧化钠与水反应制取氧气，则应选择__________装置，有关反应的化学方程式为：________________________________________________。

(12分)实验室用加热l－丁醇、溴化钠和浓H₂SO₄的混合物的方法来制备1－溴丁烷时，还会有烯、醚等副产物生成。反应结束后将反应混合物蒸馏，分离得到1—溴丁烷，已知相关有机物的性质如下：

	熔点/^oC	沸点/^oC
1-丁醇	—89.53	—117．25
1-溴丁烷	—112.4	—101．6
丁醚	—95．3	—142．4
1-丁烯	—185．3	—6．5

A         B        C                D
⑴制备1－溴丁烷的装置应选用上图中的_______（填序号）。反应加热时的温度不宜超过
100℃，理由是_________________________。
⑵制备操作中，加入的浓硫酸必需进行稀释，其目的是           。（填字母）
a．减少副产物烯和醚的生成         b．减少Br₂的生成
c．减少HBr的挥发                d．水是反应的催化剂 。
⑶反应结束后，将反应混合物中1－溴丁烷分离出来，应选用的装置是______。该操作应控制的温度（t）范围是_______________。
⑷欲除去溴代烷中的少量杂质Br₂，下列物质中最适合的是           。（填字母）
a．NaI    b．NaOH    c．NaHSO₃    d．KCl

(14分)二氧化氯(ClO₂)作为一种高效强氧化剂已被联合国世界卫生组织(WHO)列为AI级安全消毒剂。常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体，性质非常不稳定，温度过高或水溶液中ClO₂的质量分数高于30％等均有可能引起爆炸，易与碱液反应生成盐和水。

(1)某研究小组设计如图所示实验制备ClO₂溶液，其反应的化学方程式为

①在反应开始之前将烧杯中的水加热到80℃，然后停止加热，并使其温度保持在60～80℃之间。控制温度的目的是                 ，图示装置中缺少的一种必须的玻璃仪器是    
②装置A用于溶解产生的二氧化氯气体，其中最好盛放      (填字母)。

A．20mL 60℃的温水	B．100mL冰水
C．100mL饱和食盐水	D．100mL沸水

③在烧瓶中加入12.25g KClO₃和9g草酸(H₂C₂O₄)，然后再加入足量的稀硫酸，水浴加热，反应后生成ClO₂的质量为                 
(2)用ClO₂处理过的饮用水(pH为5.5～6.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子()。饮用水中ClO₂、的含量可用连续碘量法进行测定，实验步骤如下：
步骤1：准确量取一定体积的水样加入锥形瓶中；
步骤2：调节水样的pH至7.0～8.0；
步骤3：加入足量的KI晶体；
步骤4：加入少量指示剂，用一定浓度的Na₂S₂O₃溶液滴定至终点；
步骤5：再调节溶液的pH≤2.0；
步骤6：继续用相同浓度的Na₂S₂O₃溶液滴定至终点。
①步骤1中若要量取20.00mL水样，则应选用的仪器是              
②步骤1～4的目的是测定水样中ClO₂的含量，其反应的化学方程式为:
，则步骤4中加入的指示剂为            ，滴定达到终点时溶液的颜色变化为                   
③步骤5的目的是使将溶液中的还原为以测定其含量，该反应的离子方程式为：
                                            
④若饮用水中的含量超标，可向其中加入适量的将还原为，则该反应的氧化产物为              (填化学式)

如果在试管甲中先加入2 mL 95%的乙醇，并在摇动下缓缓加入2 mL浓硫酸，充分摇匀，冷却后再加入2 g无水乙酸，用玻璃棒充分搅拌后将试管固定

在铁架台上，在试管乙中加入5 mL饱和碳酸钠溶液，按右图连接装置，用酒精灯对试管甲加热，当观察到试管乙中有明显现象时停止加热。试回答：
（1）试管乙中观察到的现象是                     。
（2）加入浓硫酸的目的是                                 。
（3）该实验用到的球形管除冷凝作用外，另一重要作用是       。
（4）试管乙中饱和Na₂CO₃溶液的作用是                。

某课外活动小组的同学，在实验室做锌与浓硫酸反应的实验时，甲同学认为产生的气体是二氧化硫，而乙同学认为除二氧化硫气体外，还可能产生氢气。为了验证甲、乙两位同学的判断是否正确，丙同学设计了如图所示的实验装置（锌与浓硫酸共热时产生的气体为X，且该装置略去）。

试回答：
(1)上述实验中生成二氧化硫的反应的化学方程式为：                          
(2)乙同学认为还可能产生氢气的理由：                                    
                                                            。
(3)丙同学在安装好装置后，必不可少的一步操作是：                        。
(4)A中加入的试剂可能是____________，作用是_                           ；
B中加入的试剂可能是____________，作用是                            ；
E中加入的试剂可能是____________，作用是                            。
(5)可以证明气体X中含有氢气的实验现象是：
C中：                            ，D中：                          ；
如果去掉装置B，还能否根据D中的现象判断气体X中有氢气？____________
（填“能”或“不能”）；其原因是：                                     。

以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下：

氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如下图所示：

回答下列问题：
（1）由原料得到产品的反应方程式为：                                    。
（2）必须“趁热过滤”的原因是                                               。
（3）滤液1中除水外，还含有的主要成分是                                 。
（4）该流程中，可循环利用的物质是                                        。

（共18分）某化学兴趣小组在加热下利用二氧化锰与浓盐酸反应来制取并收集氯气。

（1）制取氯气时在烧瓶中加入一定量的二氧化锰，通过           （填仪器名称）向烧瓶中加入适量的浓盐酸，写出该反应的化学方程式                           。
（2）这种装置制取得到的氯气中可能含有少量         气体和         气体，若要得到纯净干燥的氯气，应使气体依次通过装有             和           的洗气瓶。
（3）上述反应中，氧化剂是              
（4）反应结束后还可能有少量的氯气，为了防止污染空气，必须把尾气通入           中，写出反应的离子方程式                 
（5）该小组若用200mL 10mol·L^-1的浓盐酸与足量的二氧化锰固体加热反应（不考虑氯化挥发），则产生氯气的物质的量为        0．5mol（填“大于”、“等于”或“小于”），原因是                                    。
（6）87g二氧化锰与足量的浓盐酸反应，问生成的氯气在标况的体积为多少？参加反应的盐酸中被氧化的那部分的物质的量是多少？（相对原子质量：Mn—55   O—16 要求写出计算格式）

某校化学小组学生利用下图装置进行“氨的催化氧化及其产物验证”实验。
（图中夹持装置已略去）

（1）装置B中盛放的试剂是__________（填名称），用来吸收混合气体中的水汽。
（2）反应开始时，将装置C中铂丝加热到红热，撤去酒精灯，铂丝变暗。此时鼓入空气，铂丝又变红热。写出C中反应的化学方程式_______________________________________。
（3）实验过程中，装置D中的导管容易生成无色晶体而堵塞。为了解决该问题，可以在活塞a后增加______（选填序号）。
①盛有蒸馏水的洗气瓶   ②盛有浓盐酸的洗气瓶   ③盛有碱石灰的U形管
（4）装置E中的含氮化合物有NH₃、NO、NO₂、________________（填化学式）。
（5）F中紫色石蕊试液变红，G装置的作用 ___________________________。
（6）工业上合成氨的反应是：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)；△H=-92.2kJ·mol^-1。
①下列做法能够提高工业合成氨转化率的是_________（选填字母）
a.增大压强    b.升高温度   c.使用铁触媒  d.将生成的NH₃及时从混合气体中分离出去
②工业合成氨时采用500℃左右的温度，主要是因为________________。