高中化学常见气体制备原理及装置选择实验题

三氯化磷（PCl₃）是一种重要的有机合成催化剂。实验室常用红磷与干燥的Cl₂制取PCl₃，装置如下图所示。

已知：红磷与少量Cl₂反应生成PCl₃，与过量Cl₂反应生成PCl₅。PCl₃遇O₂会生成POCl₃(三氯氧磷)， POCl₃溶于PCl₃，PCl₃遇水会强烈水解生成H₃PO₃和HCl。PCl₃、POCl₃的熔沸点见下表。

物质	熔点/℃	沸点/℃
PCl3	-112	75.5
POCl3	2	105.3

请答下面问题：
（1）B中所装试剂是      ，F中碱石灰的作用是       。
（2）实验时，检查装置气密性后，向D装置的曲颈甑中加入红磷，打开K₃通入干燥的CO₂，一段时间后，关闭K₃，加热曲颈甑至上部有黄色升华物出现时通入氯气，反应立即进行。通干燥CO₂的作用是           ，
（3）实验制得的粗产品中常含有POCl₃、PCl₅等。加入红磷加热除去PCl₅后，通过     （填实验操作名称），即可得到较纯净的PCl₃。
（4）C装置中的K₁、K₂的设计也出于类似的目的，为了达到这一实验目的，实验时与K₁、K₂有关的操作是                     。
（5）实验后期关闭K₁，打开K₂，将气体通入C装置中发生反应，反应后的溶液为X。某同学设计实验来确定溶液X中含有的某些离子，请补充完成实验步骤和现象。

实验步骤	实验现象	实验结论
①		溶液X中含有Na^+
②		溶液X中含有Cl^-

 
（5）玻璃管之间的连接需要用到胶皮管，连接的方法是：先把        ，然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管。甲同学将装置A的示意图画成右图，该示意图中明显的错误是     。

I、某化学课外活动小组对污染大气的部分非金属氧化物进行探究。请根据题目要求回答下列问题。
(1)写出用硝酸制取NO的离子方程式                      。
(2)查资料得知，HCOOHCO+H2O。实验室有如图l所示的装置，制取CO气体可选用的装置为
             (填序号)，实验室利用该装置还可制取的常见气体有               （写一种气体的分子式）。
(3)查资料得知，利用催化剂可使汽车尾气中的一氧化碳和氮氧化物大部分发生反应转化为二氧化碳和氮气。该小组在实验室模拟汽车尾气处理，设计了如图2所示装置(部分夹持和装置已略去)。

①实验前，关闭旋塞K，先通氮气排净装置中的空气，其目的是         。
②装置(III)的主要作用是                                             。
③该套装置中有不完善之处，还应在装置(Ⅳ)后补充             装置。
II、该课外小组设计的从ZnSO₄、FeCl₃的混合溶液中制取ZnSO₄·7H₂O过程如下：
a．在混合液中加入6 mol/L NaOH溶液，至pH=8为止。
b．过滤后得到沉淀，用蒸馏水多次洗涤沉淀。
c．向洗涤后的沉淀中加入2 mol/L的硫酸，保持溶液的pH在4～6，加热煮沸，趁热过滤，滤液即为ZnSO₄溶液。
d．滤液中加入2 mol/L的硫酸，使其pH=2。
已知部分阳离子以氢氧化物的形式开始沉淀至完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：

沉淀物	Fe(OH)3	Zn(OH)2
pH	1.5～3.2	6.4～8.0

 
(1)步骤b中如何检测沉淀已经洗涤干净                  。
(2)步骤d中加入硫酸，使其pH=2的目的是             ；要制得ZnSO₄·7H₂O的步骤d还缺少的操作是      ，所用的主要硅酸盐仪器是               。

某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表示止水夹）。

a

请按要求填空：
（1）利用B装置可制取的气体有                 （填2种）。
A、C、E相连后的装置可用于制取Cl₂并进行相关的性质实验。
若在丙中加入适量水，即可制得氯水。将所得氯水分成两份，进行Ⅰ、Ⅱ两个实验，实验操作、现象结论如下：

实验序号	实验操作	现象	结论
Ⅰ	将氯水滴入品红溶液	溶液褪色	氯气与水反应的产物有漂白性
Ⅱ	氯水中加入 NaHCO3粉末	有无色气泡产生	氯气与水反应的产物具有较强的酸性

 
（2）请你评价实验Ⅰ、Ⅱ的结论是否合理？若不合理，请说明理由。                 
                                                                        。
（3）请利用上述A、C装置设计一个简单的实验，验证Cl₂和Br₂的氧化性强弱（分别指出甲、乙、丙中盛装的试剂、实验现象及结论）                                      
                                                                       。
B、D、E装置相连后，在B中盛装足量浓硝酸和铜片（放在有孔塑料板上），可制得NO₂并进行有关实验。
（4）B中发生反应的化学方程式为                                               。
（5）欲用D装置验证NO₂与水的反应，其操作步骤为：先关闭止水夹      ，再打开止水夹      ，使烧杯中的水进入试管丁的操作是                                  
                                                               。
（6）试管丁中的NO₂与一定量的O₂混合后倒插水中，试管9/10充满水，则原试管丁中的混合气体的平均分子量可能为                     。（保留二位小数）

SO₂是一种重要的化工原料，也是引起酸雨污染的重要来源。
(1)某兴趣小组采用如图所示装置制取SO₂

①下列实验方案适用如图所示装置制取所需SO₂的试剂是_______(填序号）。

A．Na2SO3溶液与稀硝酸

B．Na2SO3固体与浓硫酸

C．固体硫和氧气

D．铜与浓硫酸

②a的仪器名称是_______。
③尾气吸收装置的连接顺序是b接(   )接 (   )接e。
(2)为了回收利用SO₂废气，研究人员研制了利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO₂)吸收高温焙烧含硫废渣产生的SO₂废气，制备硫酸锰晶体(生产流程，其流程示意图如下：

已知：浸出液的pH<2，其中的金属离子主要是Mn2+，还含有少量的Fe^2＋、Al^3＋等其他金属离子。有关金属离子形成氢氧化物沉淀时溶液的pH见下表：

请回答：
①含Al^3＋的盐常用作净水剂，用离子方程式表示其净水原理________________________。
②浸出过程中主要反应的化学方程式是___________________________________________。
③氧化过程中加入MnO₂粉的目的是______________________________________________;
反应的离子方程式是_________________________________________________________。
④用石灰浆调节pH，pH应调节的范围是___________________________________。
⑤滤渣的主要成分是____________________________________。

氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）是一种白色固体，易分解、易水解，可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组模拟制备氨基甲酸铵，反应的化学方程式如下：
2NH₃(g)+CO₂(g)NH₂COONH₄(s) + Q   (Q > 0 )
（1）如用如图装置制取氨气，你所选择的试剂是                  。

制备氨基甲酸铵的装置如下图所示，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。
（2）发生器用冰水冷却的原因是___________ __    _。
（3）液体石蜡鼓泡瓶的作用是_______。
（4）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
（5）尾气处理装置如图所示。双通玻璃管的作用：________      ；浓硫酸的作用：                       、______________        _。

（6）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7820 g，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1.000 g。则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为
___________。（精确到2位小数）

氯气是一种重要的化工原料。某学习小组在实验室中利用下图所示装置制取氯气并探究其性质。

（1）实验室用二氧化锰和浓盐酸加热制取氯气，发生装置中除圆底烧瓶和导管外还需用到的玻璃仪器有
                             ；
（2）装置A中盛有的试剂是       ，作用是                          。
（3）若D中品红溶液褪色，则B装置中发生反应的离子方程式是                     
（4）证明FeBr₂与Cl₂发生了氧化还原反应的实验方法是             （填操作方法）。
某研究性学习小组用刚吸收过少量SO₂的NaOH溶液吸收处理上述实验后的尾气。经分析吸收尾气一段时间后，吸收液（呈强碱性）中肯定存在Cl^－、OH^－、CO₃^2- 和SO₄^2－，对于可能存在的其他阴离子，研究小组提出以下3种假设。假设1：只存在SO₃^2－；假设2：只存在ClO^－；假设3：既不存在SO₃^2－，也不存在ClO^－。
（5）学习小组判断同时存在SO₃^2－和ClO^－是不可能的理由是                。
38.现限选以下试剂，设计实验方案，进行实验，请写出实验步骤以及预期现象和结论。
a．3 mol/L H₂SO₄
b．0.01 mol/L KMnO₄
c．1 mol/L BaCl₂溶液
d．淀粉碘化钾溶液
e．酚酞试液
步骤一；取少量吸收液于试管中，滴加3 mol/L H₂SO₄至溶液呈酸性，然后将所得溶液分装于A、B
两试管中。
步骤二：向A试管中滴加少量___________ (填序号)，若溶液_________________（填现象），则假设
1成立。
步骤三：向B试管中滴加少量___________（填序号），若溶液_________________（填现象），则假设2
成立。

实验室用粗锌与稀硫酸反应制取氢气，利用氢气还原氧化铜来测定铜的相对原子质量。实验装置如下：

（1）在启普发生器中纯锌与稀硫酸反应过于缓慢，可采取的加快速率的措施是①适当增大硫酸的浓度，②_______________________。
（2）用纯度不高的锌(粗锌)制取氢气，反应速率快，但制得的氢气因含H₂S等还原性杂质而有难闻的气味，CuSO₄洗气瓶中观察到的现象是_______________，是否可以将CuSO₄溶液换成浓硫酸_________(答“是”或“否”) ；理由是__________________________。
（3）有同学发现粗锌与稀硫酸反应一段时间后，锌粒表面变黑，于是收集了少量该黑色固体，验证黑色固体含铁元素的简单化学方法_________________________________________。
（4）实验中得到的数据有：小瓷皿的质量mg，小瓷皿加样品的质量n g，反应后小瓷皿加固体的质量w g，已知氧的相对原子质量为16，则铜的相对原子质量是____________(用含m、n、w的代数式表示)。
（5）某次实验中测定结果明显偏大，可能的原因是________(选填编号)。
a．未充分冷却即停止通氢气        b．氧化铜样品中含有氯化铵杂质
c．反应后固体中有少量Cu₂O        d．氢气不干燥有少量水分
（6）由于启普发生器药品用量较多，利用下列仪器装配一套有启普发生器功能的简易装置，你选择____________(选填编号) (支撑仪器、橡皮塞、导气管略)。

(a)     (b)      (c)      (d)      (e)       (f)

实验室常用MnO₂与浓盐酸反应制备Cl₂(反应装置如图所示)。

（1）制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是__________（填序号）。
A．往烧瓶中加入MnO₂粉末   B．加热    C．往烧瓶中加入浓盐酸
制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定已分离出过量MnO₂后的反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出的下列实验方案：
甲方案：与足量AgNO₃溶液反应，称量生成的AgCl质量。
乙方案：与已知量CaCO₃(过量)反应，称量剩余固体的质量。
丙方案：与足量Zn反应，测量生成的H₂体积。
继而进行下列判断和实验：
（2）判定甲方案不可行，理由是______________________________________________________。
（3）乙方案的实验发现，固体中含有MnCO₃，说明碳酸钙在水中存在__________________,测定的结果会：______________________（填“偏大”、“偏小”或“准确”）。
进行丙方案实验：装置如图所示（夹持器具已略去）。

（4）使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将________转移到______中。
（5）反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，发现气体体积逐渐减小，直至不变。 气体体积逐次减小的原因是____________（排除装置和实验操作的影响因素）。
（6）小组内又有同学提出还可采用酸碱中和滴定法测定残余液中盐酸的浓度，但还需经查阅资料知道：________________________________________________________ 。

有学生用五氧化二磷作为乙醇脱水制乙烯的催化剂，进行相关实验。按右表所示的量和反应条件在三颈瓶中加入一定量P₂O₅，并注入95%的乙醇，并加热，观察现象。

实验	P2O5 /g	95%乙醇量/ mL	加热方式
实验1	2	4	酒精灯
实验2	2	4	水浴70℃

 

实验结果如下：

实验	实验现象
三颈瓶	收集瓶	试管
实验1	酒精加入时，立刻放出大量的白雾，开始有气泡产生，当用酒精灯加热时，气泡加快生成并沸腾，生成粘稠状液体。	有无色液体	溶液褪色
实验2	酒精加入时，有少量白雾生成，当用水浴加热时，不产生气泡，反应一个小时，反应瓶内生成粘稠状液体	有无色液体	溶液不褪色

 
根据上述资料，完成下列填空。
（1）写出乙醇制乙烯的化学方程式                                      。
（2）上图装置中泠凝管的作用是___________，进水口为（填“a”或“b”）______，浓硫酸的作
用是             。
（3）实验1使溴的四氯化碳溶液褪色的物质是___________。
（4）实验2中，水浴加热所需仪器有        、        （加热、夹持仪器、石棉网除外）。
（5）三颈瓶、收集瓶中的液体经检验为磷酸三乙酯，写出三颈瓶中生成磷酸的化学方程式
_____________________，P₂O₅在实验1中的作用是______________________ 。
（6）根据实验1、2可以推断：
①以P₂O₅作为催化剂获得乙烯的反应条件是____________
②P₂O₅与95%乙醇在加热条件下可以发生的有机反应的类型是________反应。

某实验小组把CO₂通入饱和Na₂CO₃溶液制取NaHCO₃，装置如图所示（气密性已检验，部分夹持装置略）：

（1）D中产生NaHCO₃的化学方程式是     。
（2）请结合化学平衡移动原理解释B中溶液的作用      。
（3）当D中有大量白色固体析出时，停止实验，将固体过滤、洗涤、干燥备用。为确定固体的成分，实验小组设计方案如下（称取一定质量的固体，配成1000 mL溶液作为样液，其余固体备用）：
① 方案1：取样液与澄清的Ca(OH)₂溶液混合，出现白色沉淀。
实验小组对现象产生的原理进行分析，认为该方案不合理，理由是      。
② 方案2：取样液与BaCl₂溶液混合，出现白色沉淀并有气体产生。
实验小组认为固体中存在NaHCO₃，其离子方程式是     。
该小组认为不能确定是否存在Na₂CO₃，你认为该结论是否合理？_____。
③ 方案3：实验小组中甲、乙同学利用NaHCO₃的不稳定性进行如下实验：
甲同学：取样液400 mL，用pH计测溶液pH，再水浴加热蒸发至200 mL，接下来的操作是      ，结果表明白色固体中存在NaHCO₃。为进一步证明白色固体是否为纯净的NaHCO₃，结合甲同学实验，还应补充的实验是     。
乙同学：利用仪器测定了固体残留率随温度变化的曲线，如下图所示。

a. 根据A点坐标得到的结论是     。
b. 根据B点坐标，计算残留固体中n(NaHCO₃:n(Na₂CO₃))=       。
通过上述实验，该小组认为，可以向饱和Na₂CO₃溶液中通入过量CO₂制备NaHCO₃。

钛(Ti)具有高强度和耐酸腐蚀性，是重要的工业原料。以金红石(主要成分为TiO₂，含少量Fe₂O₃、SiO₂)为原料可制取Ti。工业流程如下：

（1）粗TiCl₄中含有少量FeCl₃、SiCl₄等，它们的部分性质如下：

从粗TiCl₄中精制TiCl₄的方法是________(填字母)。
A．用水溶解后，重结晶    B．蒸馏    C．用乙醚萃取后，分液
（2）写出用惰性电极电解熔融NaCl时阳极的电极反应式：_________________；阴极产物是__________。
（3）Ti可溶解在浓HF溶液中，请完成下列离子方程式：

（4）如图是一个制取氯气并以氯气为原料进行反应的装置，

①装置A中发生反应的化学方程式为_____________________________________。
②在实验室中，某同学欲用如图所示装置净化氯气，则M、N中应盛放的试剂分别是__________、__________。(填试剂名称)

③实验开始时，先点燃A处的酒精灯，打开旋塞K，让C1₂充满整个装置，再点燃C处酒精灯。Cl₂通过装置M、N再进入装置C，与装置C中的固体粉末发生氧化还原反应生成CO气体。试写出装置C中发生反应的化学方程式：_________________________。

纯碱(Na₂CO₃)在生产生活中具有广泛的用途。以下是实验室模拟制碱原理制取Na₂CO₃的流程图

已知:向饱和食盐水中通入NH₃，CO₂后发生和反应为NH₃+NaCl+H₂O+CO₂=NaHCO₃↓+NH₄Cl请回答以下问题：
（1）粗盐中含有的杂质离子有Ca²⁺，Mg²⁺，SO2- 4等。
精制除杂的步骤顺序a→_______→________→________→b(填字母编号）。
a．粗盐溶解，滤去沉渣．b．加入盐酸调pH；c．加入Ba(OH)₂溶液；d．加入Na₂CO₃溶液；e．过滤
向饱和食盐水中先通入NH₃，后通人CO₂，理由是_____________________.
（2）灼烧固体A制Na₂CO₃。在_____填字母序号）中进行。
a．坩埚    b．蒸发皿    c．烧杯    d．锥形瓶
证明滤液A中含有NH+ 4的方法是
对滤液A进行重结晶能够获得NH₄HCO₃，向pH=13含Na⁺，K⁺的溶液中加入少量
NH₄HCO₃。使pH降低，反应的离子方程式____________________________________.
（3）下图装置中常用于实验室制备CO₂。的是_____(填字母编号）；用b示意的装置制备NH₃，分液漏斗中盛放的试剂______(填试剂名称），烧瓶内可加入的固体试剂填试剂名称）。

（4）一种天然碱晶体成分是aNa₂CO₃.bNa₂CO₃.cH₂O，某同学利用下列提供的试剂，设计了如下简单合理测定Na₂CO₃的质量分数的实验方案。（仪器自选）请把实验方案填全：供选择的试剂：1mol·L^-1H₂SO₄，溶液、1mol·L^-1BaCl₂溶液、稀氨水、碱石灰、Ca(OH)₂溶液、蒸馏水
①称取一定量天然碱晶体样品，溶于适量蒸馏水中。
②_________________________________________________________________。
③_________________________________________________________________。
④计算天然碱晶体中含Na₂CO₃的质量分数。

髙纯氧化铁（a-Fe₂O₃)是现代电子工业重要材料。实验室用硫铁矿烧渣 (Fe₂O₃、FeO、SiO₂等)为原料制备髙纯氧化铁的步骤如下。请回答有关问题：

（1）过滤操作中的玻璃仪器为________。
（2）实验室需240mL4.8mol • L^－1的硫酸溶液，若用18.4 mol • L^－1的浓硫酸进行配制，所需要的最主要仪器为________。
（3）溶液X发生反应的离子方程式为________。
（4）简述如何检验溶液Z中的阴离子________。
（5）操作I的名称是________。列举W的一种用途________。
（6）  某实验小组设计的氨气制备实验流程为:发生装置→净化→收集→尾气处理，则接口的连接顺序是_______________。

（7）将多余的氨气分别通入水中或盐酸中,若得到25℃0.1 mol.L^-1的NH₃ • H₂O溶液或NH₄Cl溶液，请你设计实验，比较NH₃ • H₂O的电离程度和NH₄Cl的水解程度大小。

纯碱(Na₂CO₃)在生产生活中具有广泛的用途。以下是实验室模拟制碱原理制取Na₂CO₃的流程图

已知:向饱和食盐水中通入NH₃，CO₂后发生和反应为NaCl＋NH₃＋CO₂＋H₂ONaHCO₃↓＋NH₄Cl,请回答以下问题：
（1）粗盐中含有的杂质离子有Ca²⁺，Mg²⁺，SO₄^2-等。
精制除杂的步骤顺序a→_______→________→________→b(填字母编号）。
a．粗盐溶解，滤去沉渣．b．加入盐酸调pH；c．加入Ba(OH)₂溶液；d．加入Na₂CO₃溶液；e．过滤
向饱和食盐水中先通入NH₃，后通人CO₂，理由是_____________________。
（2）灼烧固体A制Na₂CO₃在_____填字母序号）中进行。
a．坩埚    b．蒸发皿    c．烧杯    d．锥形瓶
证明滤液A中含有NH₄⁺的方法是__________________________________________________________。
对滤液A进行重结晶能够获得NH₄HCO₃，向pH=13含Na⁺，K⁺的溶液中加入少量NH₄HCO₃。使pH降低，反应的离子方程式____________________________________。
（3）下图装置中常用于实验室制备CO₂的是_____(填字母编号）；用b示意的装置制备NH₃，分液漏斗中盛放的试剂______(填试剂名称），烧瓶内可加入的固体试剂__________（填试剂名称）。

（4）一种天然碱晶体成分是aNa₂CO₃·bNa₂CO₃·cH₂O，某同学利用下列提供的试剂，设计了如下简单合理测定Na₂CO₃的质量分数的实骏方案。（仪器自选）请把实验方案填全：供选择的试剂：1.0mol/LH₂SO₄溶液、1.0mol/L BaCl₂溶液、稀氨水、碱石灰、Ca(OH)₂溶液、蒸馏水
①称取m₁g一定量天然碱晶体样品，溶于适量蒸馏水中。
②_________________________________________________________________。
③_________________________________________________________________。
④计算天然碱晶体中含Na₂CO₃的质量分数。

某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠（NaClO₂）的研究。
实验Ⅰ：制取NaClO₂晶体
已知：NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出晶体是NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出晶体是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl。利用下图所示装置进行实验。

（1）装置③的作用是                         。
（2）装置②中产生ClO₂的化学方程式为                           ；装置④中制备NaClO₂的化学方程式为                          。
（3）从装置④反应后的溶液获得NaClO₂晶体的操作步骤为：
①减压，55℃蒸发结晶；②趁热过滤；③       ；④低于60℃干燥，得到成品。
实验Ⅱ：测定某亚氯酸钠样品的纯度。
设计如下实验方案，并进行实验：
①准确称取所得亚氯酸钠样品m g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应（已知：ClO₂^－+ 4I^－+4H⁺ =2H₂O+2I₂+Cl^－）。将所得混合液配成250mL待测溶液。
②移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃标准液滴定，至滴定终点。重复2次，测得平均值为V mL（已知：I₂ +2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－）。
（4）达到滴定终点时的现象为                 。
（5）该样品中NaClO₂的质量分数为             （用含m、c、V的代数式表示）。
（6）在滴定操作正确无误的情况下，此实验测得结果偏高，原因用离子方程式表示为
                           。