高中化学常见气体制备原理及装置选择实验题

实验室合成乙酸乙酯的步骤如下：在圆底烧瓶内加入乙醇、浓硫酸和乙酸，瓶口竖直安装通有冷却水的冷凝管（使反应混合物的蒸气冷凝为液体流回烧瓶内），加热回流一段时间后换成蒸馏装置进行蒸馏，得到含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗产品。
请回答下列问题：
⑴在烧瓶中除了加入乙醇、浓硫酸和乙酸外，还应放入__________，目的是__________。
⑵反应中加入过量乙醇，目的是__________________________。
⑶如果将上述实验步骤改为在蒸馏烧瓶内先加入乙醇和浓硫酸，然后通过分液漏斗边滴加乙酸，边加热蒸馏。这样操作可以提高酯的产率，其原因是________       
_            _____________________________________________。
⑷现拟分离粗产品乙酸乙酯、乙酸和乙醇的混合物，下列框图是分离操作步骤流程图：

则试剂a是：____________，分离方法III是______________。
⑸甲、乙两位同学欲将所得含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗产品提纯，在未用指示剂的情况下，他们都是先加NaOH溶液，中和酯中过量的酸，然后用蒸馏法将酯分离出来。甲、乙两人实验结果如下：
甲得到了显酸性的酯的混合物；
乙得到了大量水溶性的物质；
丙同学分析了上述实验目标产物后，认为上述实验都没有成功。
试解答下列问题：
①甲实验失败的原因是_______________________________________________。
②乙实验失败的原因是_______________________________________________。

纯净的过氧化钙（CaO₂）难溶于水、乙醇，常温下较为稳定。CaO₂·8H₂O在0℃时稳定，加热至130℃时逐渐变为无水CaO₂。在实验室可用钙盐制取CaO₂·8H₂O，再经脱水制得CaO₂。其制备过程如下：

根据以上信息，同答下列问题：
（1）用上述方法制取CaO₂·8H₂O的化学方程式是           ；
（2）操作A的步骤为               ；
（3）检验“水洗”已经洗净的方法是                        ；
（4）测定产品中CaO₂的含量的实验步骤是（己知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）：
第一步：准确称取a g产品于锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的b g KI品体，再滴入适量2 mol·L^-1的H₂SO₄溶液，充分反应：
第二步：向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液：
第三步：逐滴加入浓度为c mol·L^-1的Na₂S₂O₃溶液至反应完全，消耗Na₂S₂O₃溶液VmL。
①第三步反应完全时的现象为           ；
②产品中CaO₂的质量分数为            （用字母表示）；
③某同学经实验测得产品中CaO₂的质量分数偏高，造成偏高的原因是（测定过程中由操作产生的误差忽略不计，用离子方程式表示）                  。

欲用98%的浓硫酸(ρ= 1.84g/cm³)配制浓度为0.5 mol/L的稀硫酸500mL。有以下几步操作,请按要求回答下列问题:
A．用量筒量取浓硫酸       
B．反复上下颠倒摇匀
C．加蒸馏水至刻度线下1～2cm时改用胶头滴管加水至刻度线
D．洗净所用仪器           
E．稀释浓硫酸
F．将稀释后并冷却的硫酸溶液注入容量瓶
G．用蒸馏水洗涤烧杯、玻璃棒2～3次，洗涤液也注入容量瓶  
（1）其操作正确的顺序为（填编号）：                。
① D A E F G B C      ② D A E F G C B      ③ D A F E G B C
（2）简要回答下列问题：
①所需浓硫酸的体积为         mL(小数点后保留一位)。现有10mL 、15mL、20mL、50mL四种量筒，应选用      mL的量筒最好。
②洗涤烧杯2～3次，洗涤液也要转入容量瓶，否则会使结果浓度        。(填偏高,偏低或无影响)
③稀释后并冷却的硫酸用             注入                 中。
④加蒸馏水定容时必须使溶液凹液面与容量瓶刻度线相切，如果不小心将水加过刻度线应                              。
（3）下列实验操作，造成溶液浓度偏低的是                          。
A．容量瓶用蒸馏水洗净后未经干燥处理
B．转移过程中有少量溶液溅出
C．稀释后的硫酸没有冷却到室温就转移到容量瓶中并加水定容
D．定容时，俯视容量瓶的刻度线
E．摇匀后发现液面低于刻度线，再用胶头滴管加水至刻度线

(6分) 为了在实验室制取干燥的氨气，甲、乙、丙三位同学分别设计了如下三套实验装置

（1）实验装置和所用药品都正确的是(填“甲”、“乙”或“丙”)    。
（2）写出制取氨气的化学方程式                                  。
（3）如何检验氨气是否收集满(简述操作方法、现象和结论)          。
（4）氨是一种重要的化工产品，其化学式为            ，具有              气味，密度比空气             。

根据题目要求填空：
（1）硫、氮的氧化物是主要的大气污染物，对大气的影响之一是导致酸雨。用化学方程式表示NO₂形成酸雨的原因：             ，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为                。
（2）实验室常用的几种气体发生装置如图A、B、C所示：

实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用B装置，反应的化学方程式是______________；如果用C装置，通常使用的药品是______________（写名称）；
‚下图是某学生设计收集氨气的几种装置，其中可行的是______________。

ƒ若用A装置与D装置相连制取并收集X气体，则X可能   是下列气体中的_____________
A.CO₂       B.NO         C.Cl₂          D.H₂
写出A装置中反应的离子方程式_______________。
（3）氢化钠（NaH）是一种还原性极强的物质，广泛应用于工业生产。
氢化钠（NaH）中Na元素的化合价为+1，在高温下氢化钠（NaH）可将四氯化钛(TiCl₄)还原成金属钛，该反应的化学方程式为                       。
‚NaH能与水剧烈反应：NaH＋H₂O===NaOH＋H₂↑，NaH与液氨(NH₃)也有类似反应，该反应的化学方程式为_________________________。
如果有12g NaH参加此反应，则转移电子的物质的量为________mol
（4）用SiHCl₃与过量H₂反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置均已略去)：

SiHCl₃遇水剧烈反应生成H₂SiO₃、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：_____________；H₂还原SiHCl₃过程中若混入O₂，可能引起的后果是___________；

实验室制得的氯气通常含有水蒸气和盐酸挥发的氯化氢，要制取干燥纯净的氯气，可用如图所示的装置，进行干燥、净化、收集和尾气处理（C瓶用于收集氯气，D瓶用于尾气处理）。

据此完成下列各题：
（1）实验室通常用饱和食盐水吸收杂质HCl，则图（1）中A瓶和B瓶依次分别盛装的试剂是：_____________________________________；
（2）图（2）是氯气的收集装置，将它安置在图（1）中的虚线框内，其导管的连接顺序是：______________________________；
（3）检查最终尾气排放（导管口c处）是否含有氯气，可用湿润的淀粉-KI试纸测试，如有氯气泄漏，可观察到__________________________________，产生此现象的直接原因是__________________________________；此方法检测氯气，试纸必须用水润湿是因为________________________________________。

某校化学小组学生利用下图所示装置进行“乙二酸晶体受热分解”的实验，并验证分解产物中有CO₂和CO。（图中夹持装置及尾气处理装置均已略去）

（1）装置C中盛放NaOH溶液的作用是                                     。
（2）①证明分解产物中有CO₂的现象是                                      。
②证明分解产物中有CO的现象是                                           。
（3）实验结束后，装置F中黑色氧化铜变为红色固体。简述检验红色固体中是否含有Cu₂O的实验方法（已知Cu₂O溶于稀硫酸生成铜单质和硫酸铜）：                      。
（4）①草酸和草酸钠（Na₂C₂O₄）可以在酸性条件下被KMnO₄、MnO₂氧化。KMnO₄和草酸钠在稀硫酸中反应的离子方程式是                                       。
②实验室常用草酸钠标定KMnO₄溶液。操作如下：准确称取0.2000g草酸钠，放入锥形瓶中，加100mL稀硫酸溶解，用配置好的KMnO₄溶液滴定。当加入1滴KMnO₄溶液后，锥形瓶中溶液立即由无色变为紫红色，且30s不褪色，即达到滴定终点。重复上述滴定操作三次，实验数据如下表所示。

	滴定前	第一次终点	第二次终点	第三次终点
滴定管液面刻度	0.00mL	16.02mL	16.00mL	16.01mL

KMnO₄溶液的物质的量浓度的计算式是                     。

用18 mol/L浓硫酸配制100ml 3.0mol/L稀硫酸实验步骤如下：①计算所用硫酸的体积  ②量取一定体积的浓硫酸  ③溶解   ④转移、洗涤   ⑤定容、摇匀
回答下列问题：
（1）所需浓硫酸的体积是_________ml；
（2）所需要的仪器有：容量瓶（规格：__________）、量筒（规格：__________）
（从下列中选用填序号：A、10ml  B、25ml  C、500ml   D、250ml  E、100ml），
除此之外还需要的仪器有：____________________________________________________。
（3）下列情况对所配制的稀硫酸浓度有何影响？（用偏高、偏低、无影响填写）
A、所用的溶解仪器未洗涤_________________；
B、容量瓶用蒸馏水洗涤后未干燥_________________；
C、所用的浓硫酸长时间放置在敞口容器内_________________；
D、定容时仰视溶液的凹液面_________________；
E、溶解后立即转移到容量瓶中定容_________________。

某实验小组用如图所示装置进行铜与浓硫酸反应的实验探究。

(1)写出甲中反应的化学方程式：                                        。
(2)乙试管口的棉花应沾有的试剂是     ，其作用是                           。
(3)实验小组成员观察乙试管内液体变化是                                 。
(4)充分反应后，若甲试管中有铜片剩余，继续向甲中加入溶液，发现铜片溶解，此反应的离子方程式为                                         。
(5)在100mL 18mol·L^-1的浓硫酸中加入过量的铜片，加热使之充分反应，产生的气体在标准状况下的体积可能是          。(填字母)

A．40.32L

B．30.24L

C．20.16L

D．13.44L

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。

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）。

在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。 应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”，并收集纯净干燥的气体。请回答该实验中的问题。

（1）写出该反应的化学方程式           ；干燥剂是_________（写名称）。
（2）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是            ；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，其作用是                。
（3）试管中收集气体是          (写化学式)，如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行            。在虚线框内画出收集该气体的装置图。（限选仪器：试管、玻璃导管、水槽）
（4）反应后得到黑色固体，主要成分是Fe₃O₄，还含有少量Fe和FeO；限选以下试剂：稀HNO₃、稀HCl、KSCN溶液、氯水、CuSO₄溶液；
设计实验方案检验所得固体中含有Fe₃O₄，写出实验步骤和实验现象_____________。
‚证明固体中含有没完全反应的Fe____________________________。

下图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置（夹持设备已略）。

⑴制备氯气选用的药品为：漂粉精固体和浓盐酸，相关的化学反应方程式为：
__________________________________________________________________。
⑵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______________________________。
⑶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

⑷设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。当向D中缓缓通入一定量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为______色，说明氯的非金属性大于溴。
⑸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_____________。
⑹有人提出，装置F中可改用足量的NaHSO₃溶液吸收余氯，试写出相应的离子反应方程式：
______________________，判断改用NaHSO₃溶液是否可行______（填“是”或“否”）。

欲用无水CuSO₄粉末配制500mL 0.1mol·L^—1  CuSO₄溶液。根据题意填空：
（1）如图所示仪器，配制上述溶液肯定不需用到的是      （填字母）配制上述溶液还需要的玻璃仪器有     （填仪器名称）。

（2）配制该溶液应选用           mL容量瓶，使用容量瓶之前必须进行              。   
（3）配制该溶液应用托盘天平称取         g无水CuSO₄。
（4）使用容量瓶配制溶液时，由于操作不当，会引起误差，下列情况会使所配溶液浓度  
偏低的是             （填编号）。
①用天平（使用游码）称量时，被称量物与砝码的位置放颠倒了
②向容量瓶中转移溶液时不慎将液滴洒在容量瓶外面
③溶液转移到容量瓶后，烧杯及玻璃棒未用蒸馏水洗涤
④转移溶液前容量瓶内有少量蒸馏水
⑤定容时，仰视容量瓶的刻度线
⑥定容后摇匀，发现液面降低，又补加少量水，重新达到刻度线

化学实验室制取氯化氢气体的方法之一是将浓硫酸滴入浓盐酸中。
（1）请从下图中挑选所需仪器，在方框内画出用该方法制备、收集干燥氯化氢气体、尾气处理的装置简图，并在图中标明所用试剂。（仪器可重复使用，固定装置不必画出）（Ⅱ见第五页）
试管圆底烧瓶集气瓶烧杯普通漏斗量筒分液漏斗长颈漏斗导管橡胶塞橡皮管


（2）．(7分)实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%－30%的稀硫酸溶液，在50℃－80℃水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集产品。
①写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：。
②采用水浴加热的原因是。
③硫酸溶液过稀会导致和。
④反应时铁屑过量的目的是（用离子方程式表示）。
⑤溶液趁热过滤的原因是。塞紧试管口的目的是。
⑥静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是。