高中化学常见气体制备原理及装置选择实验题

下图为实验室制备乙酸乙酯的装置。

已知下列数据：

物质	熔点/℃	沸点/℃	密度/g·cm^－3
乙醇	－114	78	0.789
乙酸	16.6	117.9	1.05
乙酸乙酯	－83.6	77.5	0.900
浓H2SO4		338	1.84

（1）写出试管a中主要发生反应的化学方程式                                   。
（2）导管要插在试管b中饱和Na₂CO₃溶液的液面以上，原因是：                   。
（3）试管b中饱和Na₂CO₃的作用：                                             。
（4）开始用小火加热试管a中的混合液，其原因是__                             。
（5）生成乙酸乙酯的反应是可逆反应，反应物不能完全变成生成物，反应一段时间后，就达到了该反应的限度，也即达到化学平衡状态。下列描述能说明乙醇与乙酸的酯化反应已达到化学平衡状态的有        (填序号)。
①单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol水
②单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol乙酸
③单位时间里，消耗1mol乙醇，同时消耗1mol乙酸
④正反应的速率与逆反应的速率相等
⑤混合物中各物质的浓度不再变化
（6）若120 g乙酸和184 g乙醇反应生成106 g 乙酸乙酯，则该反应的产率为________。

I实验室用加热固体氯化铵和氢氧化钙的混合物制取氨，反应的化学方程式为：        。所制得气体中常含有少量杂质气体，为了得到纯净的氨气并加以检验，请在下列装置或试剂中，根据要求作出适当选择，并将编号字母填入表中的空格处。
（1）装置：

（2）试剂： a．NaOH溶液 b．澄清石灰水 c．浓硫酸 d．饱和NaHCO₃溶液 e．碱石灰f．品红溶液 g．湿润的红色石蕊试纸  

制取 气体	杂质气体	制取气体的 发生装置	除去杂质气体的净化装置	收集 装置	净化装置内 所用试剂	检验制得气 体所用试剂
NH3	H2O（g）

II如图所示，在干燥的圆底烧瓶里充满氨气，用带有玻璃管和滴管（滴管里预先吸入水）的塞子塞紧瓶口。立即倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯里（预先在水里滴入少量酚酞溶液）。打开橡皮管上的夹子，轻轻挤压滴管，使少量水进入烧瓶，可观察到的现象为：____            。

实验室用下图所示装置进行氨气实验。

（1）试管中发生反应的化学方程式是_________________。
（2）干燥管中盛放的干燥剂是_______________（填名称）。
（3）请在方框中画出收集一烧瓶氨气的装置。
（4）检验氨气是否收集满，可选用_________试纸，实验现象是_______________。
（5）用右图装置做喷泉实验。轻轻挤压滴管，使少量水进入烧瓶，打开止水夹，观察到的现象是         ，出现这一现象的原因是        。

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。

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                      。

三氯化磷（）和三氯氧磷（POCl₃）是两种遇水会强烈水解的物质。PCl₃是合成药物的重要化工原料；POCl₃用于制取染料中间体，有机合成的氯化剂、催化剂和阻燃剂，还常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。
I.白磷和Cl₂化合制PCl₃
已知白磷与少量Cl₂反应生成PCl₃，与过量Cl₂反应生成PCl₅；PCl₃遇O₂会生成POCl₃；POCl₃能溶于PCl₃。实验室制取PCl₃的装置示意图和有关数据如下：

实验过程中要加入白磷、通入CO₂、通入Cl₂、加热，实验时具体的操作顺序是：打开K₂，使体系中充满CO₂，再加入白磷，打开K₁，通入氯气，再加热。
（1）干燥管中碱石灰的作用是_______________。
（2）PCl₃强烈水解的产物是H₃PO₃和HCl，PC1₃遇水所得溶液中除OH^-之外其它离子的浓度由大到小的顺序是____________________（己知亚磷酸H₃PO₃是二元弱酸：H₃PO₃H⁺+ H₂PO₃^-，H₂PO₃^-H⁺+HPO₃^2-）。
（3）实验制得的粗产品中常含有POCl₃、PC1₅等，PC1₅先用白磷除去后，再用____________方法除去PC1₃中的POCl₃制备纯净的PCl₃。
A．萃取            B．过滤           C．蒸馏            D．蒸发结晶
II.氯化水解法生产POC1₃
主要反应是：PC1₃+C1₂+H₂O=POC1₃+2HCl，流程如下：

（1）若将0.01mol POCl₃加到水中水解，再与含2.4gNaOH的溶液混合充分反应，并配成1L的溶液，取出少量的溶液于试管中，再向其中逐滴加入0.010mol/L的AgNO₃溶液，则先产生的沉淀是_____________[已知Ksp(Ag₃PO₄)=1.4×10^-16，Ksp(AgCl)=1.8×10^-10]。
（2）通过下列方法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量，实验步骤如下：
A．取ag产品于锥形瓶中，加入足量NaOH 溶液，再加稀硝酸至酸性。
B．向锥形瓶中加入0.1000 mol/L的AgNO₃溶液40.00mL，使Cl^-完全沉淀。
C．向其中加入2mL硝基苯，用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖。
D．加入指示剂，用cmol/LNH₄SCN溶液滴定过量Ag⁺至终点，记下所用体积bmL。
己知：AgSCN是白色沉淀，Ksp(AgSCN)=2×10^-12
①滴定选用的指示剂是_____________(填字母序号)，滴定终点的现象为_________________。
A．FeCl₂     B．NH₄Fe(SO₄)₂     C．淀粉          D．甲基橙
②实验过程中加入硝基苯的目的是覆盖氯化银，防止沉淀转化生成AgSCN而导致数据不准确。如无此操作，所测Cl元素含量将会______________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
③根据上面实验数据计算三氯氧磷产品中Cl元素的含量为______________。

Ⅰ.某课外活动小组为了检验浓硫酸与木炭在加热条件下反应产生的SO₂和CO₂气体，设计了如图所示实验装置，a、b、c为止水夹，B是用于储气的气囊，D中放有用I₂和淀粉的蓝色溶液浸湿的脱脂棉。

请回答下列问题
（1）对于易燃、易爆、有毒的化学物质，往往会在其包装上面贴上危险警告标签。浓硫酸的危险警告标签是                  。

（2）装置A中发生反应的化学方程式为_______________________。
（3）此实验成败的关键在于控制反应产生气体的速率不能过快，因此设计了虚框部分的装置，则正确的操作顺序是_________________（用操作编号填写）
①向A装置中加入浓硫酸，加热，使A中产生的气体进入气囊B，当气囊中充入一定量气体时，停止加热；
②待装置A冷却，且气囊B的体积不再变化后，关闭止水夹a，打开止水夹b，慢慢挤压气囊，使气囊B中气体慢慢进入装置C中，待达到实验目的后，关闭止水夹b；
③打开止水夹a和c，关闭止水夹b；
（4）实验时，装置C中的现象为______________________________；
（5）当D中产生____________现象时，可以说明使E中澄清石灰水变浑浊的是CO₂，而不是SO₂；写出D中发生反应的化学方程式，并标出电子转移方向和数目______________。
Ⅱ． Cu与浓硫酸反应可得硫酸铜溶液。某学习小组将铜屑放入一定浓度的硫酸中，加热并不断鼓入空气也可得硫酸铜溶液，其反应原理为2Cu＋O₂＋2H₂SO₄="=" 2CuSO₄＋2H₂O。现欲将12.8g铜完全溶解，加蒸馏水后得200 mL溶液。计算：
（6）参加反应的氧气在标准状况下的体积是___________ L。（不必写计算过程）
（7）所得硫酸铜溶液的物质的量浓度是___________ mol/L（不必写计算过程）

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____________________________。

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___________；

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。

苯甲酸是一种重要的化工原料。实验室合成苯甲酸的原理、有关数据及装置示意图如下:

草酸(H₂C₂O₄)为易溶于水的固体
某学习小组在实验室制备、分离、提纯苯甲酸,并测定所得样品的纯度，步骤如下：
一、制备苯甲酸
在三颈瓶中加人2.7mL甲苯、100mL水和2~3片碎瓷片，开动电动搅拌器，a中通入流动水，在石棉网上加热至沸腾，然后分批加入8.5g高锰酸钾，继续搅拌约4~5h，直到甲苯层几乎近于消失、回流液不再出现油珠，停止加热和搅拌，静置。
二、分离提纯
在反应混合物中加入一定量草酸充分反应，过滤、洗涤，将滤液放在冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化，苯甲酸全部析出后减压过滤，将沉淀物用少量冷水洗涤，挤压去水分后放在沸水浴上干燥，得到粗产品。
三、测定纯度
称取mg产品，配成100mL乙醇溶液，移取25.00mL溶液于锥形瓶，滴加2~3滴酚酞，然后用标准浓度KOH溶液滴定。
请回答下列问题:
（1）装置a的名称是____________,其作用为______________________。
（2）甲苯被高锰酸钾氧化的原理为:
,
请完成并配平该化学方程式。
（3）分离提纯过程中加人的草酸是一种二元弱酸,反应过程中有酸式盐和无色气体生成。加入草酸的作用是_______,请用离子方程式表示反应原理_________________________。
（4）产品减压过滤时用冷水洗涤的原因是________________________。
（5）选用下列__________操作,可以将粗产品进一步提纯。(选填字母)

A．溶于水后过滤

B．溶于乙醇后蒸馏

C．用甲苯萃取后分液

D．升华

（6）测定纯度步骤中,滴定终点溶液的颜色变化是______________。若m=1.200g,滴定时用去0.1200mol· L^－1标准KOH溶液20.00mL,则所得产品中苯甲酸的质量分数为_______________。