高中化学常见气体制备原理及装置选择实验题

某校化学实验兴趣小组为了探究实验室制备Cl₂的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，同时证明氯气的某些性质，甲同学设计了如下图所示的实验装置(支撑用的铁架台省略)，完成下列问题。

（1）用 MnO₂和浓盐酸混合共热制得氯气的化学方程式是__________________；
（2）若用含有0.2mol HCl的浓盐酸与足量的MnO₂反应制Cl₂，制得的Cl₂体积在标准状况下总是小于1.12L的原因是__________________；
（3）①装置B的作用是__________________；
②装置D和E出现的不同现象说明的问题是__________________；
③装置F的作用是__________________；
④装置G中发生反应的化学方程式为__________________。

某科研小组探究工业废Cu粉(杂质可能含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃中的一种或几种)的组成并制备少量CuSO₄·5H₂O，实现废物综合利用。他们进行了两组实验，过程如下：
过程Ⅰ：

过程Ⅱ：

（1）废Cu粉中一定含有的杂质是___________________(填化学式)；
（2）写出过程①③中可能发生的所有反应的离子方程式：
①_______________________________________；
③_______________________________________；
（3）综合过程Ⅰ、II，计算该9.4g废Cu粉中，m(SiO₂)=_________，m(Cu)= _________；

焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)是常用的食品抗氧化剂之一。
某化学研究小组采用下图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na₂S₂O₅，装置II中有Na₂S₂O₅晶体析出，发生的反应为：Na₂SO₃＋SO₂→Na₂S₂O₅

（1）装置I中产生气体的化学方程式为                                 。
（2）要从装置II中获得已析出的晶体，需要用到的玻璃仪器有                    。
装置III用于处理尾气，可选用的合理装置(夹持仪器已略去)为              (填序号)。

现将0.5mol Na₂S₂O₅溶解于水配成1L溶液，该溶液pH=4.5。溶液中部分微粒浓度随溶液酸碱性变化如图。

（3）写出Na₂S₂O₅溶解于水的化学方程式                                  ；
当溶液pH小于1后，溶液中H₂SO₃的浓度减小，其原因可能是                        。
（4）葡萄酒常用Na₂S₂O₅做抗氧化剂。1.90g Na₂S₂O₅最多能还原         mLO₂(标准状况)。
（5）检验Na₂S₂O₅晶体在空气中已被氧化的实验方案是                          。

实验室制备1，2-二溴乙烷的反应原理如下：

可能存在的主要副反应有：乙醇在浓硫酸的存在下在l40℃脱水生成乙醚。 用少量的溴和足量的乙醇制备1,2—二溴乙烷的装置如下图所示：

有关数据列表如下：

回答下列问题：
（1）在此制各实验中，要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右，其最主要目的是           ；(填正确选项前的字母)
a.引发反应    b.加快反应速度    c.防止乙醇挥发   d.减少副产物乙醚生成
（2）在装置C中应加入          ，其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体：(填正确选项前的字母)
a．水    b．浓硫酸       c．氢氧化钠溶液       d．饱和碳酸氢钠溶液
（3）判断该制备反应已经结束的最简单方法是               ；
（4）将1，2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物应在          层(填“上”、“下”)；
（5）若产物中有少量未反应的Br₂，最好用                洗涤除去；(填正确选项前的字母)
a．水    b．氢氧化钠溶液    c．碘化钠溶液    d．乙醇
（6）若产物中有少量副产物乙醚．可用               的方法除去；
（7）反应过程中应用冷水冷却装置D，其主要目的是            ；但又不能过度冷却(如用冰水)，其原因是                      。

湿法炼锌为现代炼锌的主要方法，下列是以硫化锌精矿为原料制备单质锌的工业流程。

（1）烟气不能直接排放，可用于制取一种常见的强酸，该强酸为__________ 。
（2）浸出液以硫酸锌为主，还含有Fe ³⁺、Fe ²⁺、A1 ³⁺、Cu ²⁺、Cd ²⁺、C1^一等杂质，会影响锌的电解，必须除去。净化过程如下：
① 在酸性条件下，用H₂O₂将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，离子方程式为_________________。
② 将浸出液的pH调节为5.5左右，使Fe³⁺、A1³⁺形成沉淀而除去，可选用的最佳试剂为__________(填字母)

A．NaOH

B．NH3·H2O

C．ZnOH

D．H2SO4

③ 用Zn除去Cu²⁺和Cd²⁺
④ 用Ag₂SO₄除去Cl^一，发生的离子方程式为，__________________。
（3）用两支惰性电极插入500 mL硫酸锌溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，锌在_________极析出，其质量为_________ mg。

工业上，向500—600℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁(氯化铁遇水能反应)；向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行试验。

回答下列问题：
（1）检验该装置气密性的方法                      。
（2） 制取无水氯化铁的实验中，A中反应的化学方程式为：
MnO₂+4HCl(浓)  MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑
该反应的氧化剂为           ，氧化产物为           。
生成标况下11.2L Cl₂时，转移的电子数为                 。
（3）制取无水氯化亚铁的实验中，装置A用来制取            。
（4）该装置制取氯化铁时，存在两点明显缺陷，分别是                   ；

焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）为白色或黄色结晶粉末或小结晶。其性质活泼，具有强还原性，在食品加工中作防腐剂、漂白剂、疏松剂。某实验小组拟采用如图1装置（实验前已除尽装置内的空气）来制取焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）．
（1）装置I是用亚硫酸钠固体和浓硫酸制备二氧化硫气体，该装置中反应的化学方程式  为                       ．如果想控制反应速度，如图2中可选用的发生装置是            （填写字母）．
（2）工业上为减少SO₂的排放，常采取的措施有：将煤转化为清洁气体燃料。已知：
H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(g) H₌ -241．8KJ/mol   C(s)+1/2O₂(g)=CO(g) H₌ -110．5KJ/mol
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式                   
(3)洗涤含SO₂的烟气，以下物质可作洗涤剂的是        （填编号）
a．Ca(OH)₂  b．Na₂CO₃    c．CaCl₂   d．NaHSO₃
（4）装置Ⅱ中发生反应的化学方程式为：2 NaHSO₃=Na₂S₂O₅+ H₂O当有Na₂S₂O₅晶体析出，要获得已析出的晶体可采取的分离方法是                 ；某同学需要420mL0.1mol/L焦亚硫酸钠溶液来研究其性质，配制时需称量焦亚硫酸钠的质量为               ；配制时除用到托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒等仪器外，还必须用到的玻璃仪器是                ．
（5）装置Ⅲ用于处理尾气，可选用如图3的最合理装置（夹持仪器已略去）为         （填序号）．

（6）工业制备焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）的过程如图：

已知：反应Ⅱ包含2NaHSO₃Na₂S₂O₅＋H₂O等多步反应。
①实验室制取氨气的化学方程式：                             。
②“灼烧”时发生反应的化学方程式：                         。
③已知Na₂S₂O₅与稀硫酸反应放出SO₂，其离子方程式为：                         。
④副产品X的化学式是：             ；可循环利用的物质是：__________________。
⑤为了减少产品Na₂S₂O₅中杂质含量，需控制反应Ⅱ中气体与固体的物质的量之比约为        。

毒重石的主要成分BaCO₃(含Ca²⁺、Mg2⁺、Fe³⁺等杂质)，实验室利用毒重石制备BaCl₂.2H₂O的流程如下：

（1）写出“浸取”环节发生的主要反应的离子方程式：____        。实验室用37%的盐配置15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的__________。
a．烧杯    b．容量瓶    c．滴定管    d．玻璃棒
（2）下图是一些难溶氢氧化物在不同pH下的沉淀一溶解图

①滤渣I中含         (填化学式)。再加入NaOH调节pH =12.5可除去_____________(填离子符号)。
②加入H₂C₂0₄应避免过量的原因是_____________。
（3）25℃，H₂C₂0₄和HF两种酸的电离平衡常数如下：

①HC₂O₄^-的电离平衡常数表达式K_a2=________。
②H₂C₂O₄溶液和NaF溶液反应的离子方程式为__________

FeSO₄.7H₂O俗称“绿矾”，是一种蓝绿色晶体。某课外活动小组同学在实验室发现一瓶绿矾已部分变质，拟用该试剂为原料，重新制取FeSO₄.7H₂O晶体，并测定其纯度。
【查阅资料】
①绿矾化学性质常不稳定，在潮湿空气中逐渐氧化变质，久置的绿矾溶液逐渐变为黄色，并出现棕黄色浑浊；
②硫酸亚铁的溶解度随温度升高而增大。
【制备晶体】
①取一定量已变质的“绿矾”于烧杯中，加适量水，搅拌，得到棕黄色悬浊液。
②加入一定量稀H₂SO₄和过量铁屑，在60℃左右水浴中加热，充分反应，待溶液完全变为浅绿色为止。
③趁热过滤，并用少量热水洗涤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶。
④待结晶完毕后，过滤出晶体，用少量冰水洗涤，再用滤纸吸干水分，最后放人广口瓶中密闭保存。
请回答下列问题：
（1）完成久置绿矾溶液在空气中变质反应的离子方程式：

（2）实验步骤②中加入稀硫酸的目的是_____________
（3）实验步骤③中趁热过滤目的是_____________
（4）实验中两次用到过滤操作，完成该操作的玻璃仪器有烧杯、          。
【测定纯度】
有同学认为，制备过程中可能有少量Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，导致产品不纯。他们设计了如下方案测定产品的纯度。

请回答下列问题：
限选试剂：NaOH溶液、KSCN溶液、H₂O₂溶液、苯酚稀溶液、K₃[Fe(CN)₆]溶液、BaCl₂溶液
（5）检验产品中是否含有Fe³⁺的无机试剂最好是：_____________。
（6）试剂X是：_____________。
（7）产品中FeSO₄.7H₂O(摩尔质量为278 g/mol)的含量为：_____________(用质量分数表示)。

实验室以工业碳酸钙（含少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等杂质）为原料制取CaCl₂·2H₂O和CaO₂的主要流程如下：

（1）加入试剂X，调节溶液pH为碱性环境，以除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，滤渣的主要成分是___________。试剂X可以选择下列的________（填编号）。

A．CaO

B．CaCO3

C．NH3·H2O

D．Ba(OH)2

（2）操作II中进行蒸发浓缩时，除三角架、酒精灯外，还需要的仪器有__________。
（3）由CaCl₂制取CaO₂的反应中，温度不宜太高的原因是_______________。
（4）用下列装置测定工业碳酸钙的质量分数

①检验装置B气密性良好的实验过程是__________________________。
②按A—B—C—D顺序连接，然后从A装置通入空气，目的是_______________；
③装置D的作用为______________________。
④实验时，准确称取10.00g工业碳酸钙3份，进行3次测定，测得BaCO₃沉淀的平均质量为17.73g，则样品中CaCO₃的质量分数为__________________。

KI在食品、医药领域有广泛用途。某科研小组利用碘废弃液（主要含I₂、I^－）制备KI，流程如下：

已知：I₂＋2S₂O₃^2-==S₄O₆^2-＋2I^－
（1）加入胆矾的作用                     。
（2）为制得KI晶体粗产品，滤液后续操作步骤是                    。
（3）用沉淀滴定法测定样品中KI含量的实验步骤如下：
A．称取3.000 g样品，溶解，配制成250 mL溶液
B．量取25.00 mL待测液于锥形瓶中；
C．用0.1000 mol•L^－1AgNO₃标准溶液滴定至终点，记录消耗AgNO₃标准溶液的体积；
D．重复b、c操作2～3次，平均消耗AgNO₃标准溶液16.50 mL
①配制250mL样品溶液时，所需的仪器除烧杯、玻璃棒之外，还缺少的玻璃仪器是             。
②AgNO₃标准溶液在使用之前通常要重新标定，原因是                      ；本实验滴定过程中操作滴定管的图示正确的是______（填编号）。

③该样品中KI的质量百分数为          。
④下列因素会导致KI含量的测定结果偏高的是        。
A．配制样品溶液定容时仰视        B．锥形瓶未干燥
C．滴定管未用AgNO₃标准溶液润洗  D．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡

X、Y、Z、W为电子数相同的分子或离子。X有5个原子核。通常状况下，W为无色液体。它们之间转化关系如图所示，请回答：

（1）实验室采用固件加热制取Z的化学方程式为：               。
（2）某化学小组同学模拟工业生产制取HNO₃，设计下图所示装置，其中a为一个可持续鼓入空气的橡皮球。

①A中发生反应的化学方程式是                         。
②B中浓H₂SO₄的作用是                        。
（3）写出D装置中反应的化学方程式                             。
（4）向含有ag HNO₃的稀溶液中，加入bg铁粉充分反应，铁粉全部溶解。已知，则被还原的HNO₃的质量为         g。

钛酸钡粉体是电子陶瓷元器件的重要基础原料。工业以草酸盐共沉淀法获得草酸氧钛钡晶体[BaTiO(C₂O₄)₂·4H₂O]，煅烧可获得钛酸钡粉体。

（1）酸浸时发生的反应的离子方程式为                      ；为提高BaCO₃的酸浸率，可采取的措施为                          （任答一点）。
（2）配制TiCl₄溶液时，通常将TiCl₄溶于浓盐酸，目的是                   。
（3）加入H₂C₂O₄溶液时，发生反应的化学方程式           ；可循环使用的物质X是                    。
（4）煅烧得到BaTiO₃的同时，生成高温下的气体产物有CO、                 和               。

氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）是一种白色固体，易分解，易吸水，溶于水后与水反应生成碳酸氢铵和一水合氨：NH₂COONH₄+2H₂ONH₄HCO₃+NH₃·H₂O。可用作肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组模拟工业原理制备氨基甲酸铵，反应的方程式：2NH₃（g）＋CO₂（g）NH₂COONH₄（s）ΔH＜0。
（1）如图所示装置制取氨气，你所选择的试剂是                。

（2）制备氨基甲酸铵的装置如图所示，把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中。当悬浮物较多时，停止制备。

注：四氯化碳与液体石蜡均为惰性介质。
①发生器用冰水冷却的原因                           。
液体石蜡鼓泡瓶的作用是                             。
②从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是                （填写操作名称）。 为了得到干燥产品，应采取的方法是                （填写选项序号）。
a．常压加热烘干    b．高压加热烘干    c．真空40 ℃以下烘干
③尾气处理装置如图所示。

浓硫酸的作用：             、                 。
（3）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品1.1730g，用足量石灰水充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为1.500 g。则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为         。
[Mr（NH₂COONH₄）＝78，Mr（NH₄HCO₃）＝79，Mr（CaCO₃）＝100]

（用如下装置可以完成一系列实验（图中夹持装置已略去）。

请回答下列问题：
Ⅰ.若在装置A中选用浓硫酸和亚硫酸钠固体制取SO₂气体（根据需要可以加热），并通过装置B完成表中所设计实验，请填写表中空白：

B中棉花的位置	①	②	③	④
所蘸试剂	石蕊试液	品红溶液	淀粉和碘 水混合液	氢硫酸
现象	a__________	b__________	褪色	浅黄色
体现SO2的性质	c__________	d__________	e__________	f__________

Ⅱ.若在装置A中选用浓硫酸和浓盐酸混合制取HCl气体，装置B中的四处棉花依次做如下处理：①包有某固体物质、②蘸有KI溶液、③蘸有石蕊溶液、④蘸有浓NaOH溶液。回答下列问题：
（1）P中所盛试剂为__________________。
（2）反应开始后，观察到②处有棕黄色物质产生，写出②处发生反应的离子方程式__________________；①处包有的某固体物质可能是_____________。
a．MnO₂       b．KMnO₄       c．KCl         d．Cu
（3）在整个实验过程中，在③处能观察到的现象为__________________。
（4）反应较长时间后，②处棕黄色褪去，生成无色的IO₃^-，写出该反应的离子方程式：_______________。
（5）Ⅰ. Ⅱ两实验中尾气均可采用_________溶液吸收。（填化学式）