高中化学常见气体制备原理及装置选择实验题

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________。

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。

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：_________。

实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物呈棕红色，易潮解，100℃左右时会升华。如图是两个学生设计的实验装置，左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置不同，分别如装置Ⅰ和装置II所示。已知B中反应的化学方程式为MnO₂+4HCl（浓）MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑

（1）C中浓硫酸的作用是___________________。
（2）D中的反应开始前，要先通入一段时间的氯气，其原因是____________________。
（3）D中反应的化学方程式为________________________。
（4）装置Ⅰ的主要缺点是____________________________。
（5）装置II的主要缺点是___________________________。

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0.06mol。（填“大于”“小于”“等于”），若有17.4g的MnO₂被还原，则被氧化的HCl的质量为           。

某校化学小组学生利用下图所列装置进行“铁与水反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl₃·6H₂O晶体。（图中夹持及尾气处理装置均已略去）

（1） 烧瓶底部放置了几片碎瓷片，
碎瓷片的作用是                          。
装置B中发生反应的化学方程式是____________________________   ____。
（2）如果要在C处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行                ，装置E中的现象是_             。
（3）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。
简述检验滤液中Fe³⁺的操作方法____________________________。
（4） 该小组学生利用上述滤液制取FeCl₃·6H₂O晶体，设计流程如下：

步骤I中通入Cl₂的作用是________________________________。

下图是实验室制取乙炔气体及乙炔的性质实验的装置，气密性已检验，部分夹持装置略。

（1）实验室制取乙炔时，分液漏斗中的液体a通常是__________________________；
（2）圆底烧瓶中生成乙炔的化学方程式是__________________________；
（3）硫酸铜溶液的作用是____________________________；
（4）将通过硫酸铜溶液的气体通入溴的四氯化碳溶液中，反应的方程式是_______________；
若改为通入酸性高锰酸钾溶液中，现象是__________________________________；
（5）乙炔与氯化氢加成可以生成氯乙烯聚合生成聚氯乙烯的方程式是__________________。

已知乙醇在加热的条件下可与HBr反应得到溴乙烷(CH₃CH₂Br)，二者某些物理性质如下表所示：

	溶解性	沸点（℃）	密度（g/mL）
乙醇	与水互溶	78.5	0.8
溴乙烷	难溶于水	38.4	1.4

某研究性学习小组的同学将乙醇、80%的硫酸、NaBr固体按一定比例混合后（总体积约140 mL）置于图1的反应容器B中后进行加热（两个装置中的加热、固定装置及沸石均省略）。

（1）①仪器A的名称是：                      ；
②容器B的容积是：                   ；
a．150 mL        b．200 mL       c．250 mL
（2）两个水槽中的液体均是冰水，使用冰水的目的是                            。
（3） HBr与乙醇反应生成目标产物的化学方程式                              。
（4）图1中收集到的产品中含有一定量的杂质Br₂．为除去该杂质，可先向混合液中加入适量的（从下面所给试剂中选取）            ，然后再进行             操作即可。
a．四氯化碳    b．碳酸钠稀溶液    c．无水CaCl₂    d．无水MgSO₄
（5）经过（4）处理后的目标产物中还含有少量的水等杂质，可通过向产品中加入一定量的          （从上面的a～d中选取），充分作用后，过滤，将滤液使用图2中的装置进行提纯，冷却水应从           口(填a或b)进入。
（6）若实验中使用的无水乙醇的体积是46 mL，蒸馏后得到的纯溴乙烷的体积是50 rnL，则溴乙烷的产率为              %。

聚合硫酸铁铝(PFAS)是一种新型高效水处理剂。利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₃O₄、FeO、SiO₂等)为铁源，粉煤灰(主要成分为Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO等)为铝源，制备PFAS的工艺流程如下：
（1）“碱溶”时，粉煤灰发生反应的化学方程式为_____________________________
（2）“酸溶Ⅱ”时，Fe₃O₄发生反应的离子方程式为______________________________
（3）“滤渣Ⅰ”、“滤渣Ⅱ”在本流程中能加以利用的是__________________________
（4）“氧化”时应控制温度不超过57 ℃，其原因是_____________________________
（5）“氧化”时若用MnO₂代替H₂O₂，发生反应的离子方程式是____________________

某学校化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验（图中a、b、c、d表示止水夹）。请按要求回答下列问题：

（1）用浓盐酸和MnO₂加热反应制取氯气时，需选用上述装置（填字母，除杂和干燥装置略）           和C；还需补充装置E，并在上方方框内画出装置简图，并标注其所盛药品的名称。
（2）用稀盐酸和大理石常温下反应制备CO₂时选装置B，B中仪器e的名称为            ，反应的离子方程式为                  。
（3） 欲用D装置验证NO₂是否能与水（滴有紫色石蕊试液）反应，其操作步骤为：①打开止水夹b、d，关闭止水夹c，并由b处通入一段时间的NO₂到甲中充满红棕色气体；②关闭止水夹b、d，同时打开止水夹c，③然后                （写具体操作），观察到的现象有          。

为了证明在实验室制备得到的Cl₂中会混有HCl，甲同学设计了如下图所示的实验装置，按要求回答下列问题。

（1）请根据甲同学的示意图，所需实验装置从左至右的连接顺序为：装置②→              ；
（2）装置②中主要玻璃仪器的名称             、            、            ；
（3）实验室制备Cl₂的离子方程式为____________________________；
（4）装置③中Cu的作用                          (用化学方程式表示)；
（5）乙同学认为甲同学实验设计仍然存在缺陷，不能证明最终通入AgNO₃溶液中的气体只有一种。为此，乙同学提出气体通入装置①之前，要加装一个检验装置⑤，以证明最终通入AgNO₃溶液中的气体只有一种。你认为装置⑤应放入                   试纸。
（6）丙同学看到甲同学设计的装置后提出无需多加装置，只需将原来烧杯中的AgNO₃溶液换成紫色石蕊试液，如果观察到              的现象，则证明制Cl₂时有HCl挥发出来

乳酸乙酯(2-羟基丙酸乙酯)常用于调制果香型、乳香型食用和酒用香精。为了在实验室制取乳酸乙酯，某研究性学习小组同学首先查阅资料，获得下列信息：
①部分物质的沸点：

物质	水	乙醇	乳酸	苯	乳酸乙酯
沸点/℃	100	78.4	122	80.10	154

②乳酸乙酯易溶于苯、乙醇；
③水、乙醇、苯的混合物在64.85℃时，能按一定的比例以共沸物的形式一起蒸发。该研究性学习小组同学拟采用如图所示(未画全)的主要装置制取乳酸乙酯，其主要实验步骤如下：

第一步：在三颈烧瓶中加入0.1mol无水乳酸、过量的65.0mL无水乙醇、一定量的苯、沸石……；装上油水分离器和冷凝管，缓慢加热回流至反应完全。
第二步：将三颈烧瓶中液体倒入盛有过量某试剂的烧杯中，搅拌并分出有机相后，再用水洗。
第三步：将无水CaCl₂加入到水洗后的产品中，过滤、蒸馏。
（1）第一步操作中，还缺少的试剂是________；加入苯的目的是________；实验过程中，酯化反应进行完全的标志是____________。
（2）第二步中证明“水洗”已经完成的实验方案是__________。
（3）利用核磁共振氢谱可以鉴定制备的产物是否为乳酸乙酯，乳酸乙酯分子核磁共振氢谱中有____________个峰。