高中化学常见气体制备原理及装置选择实验题

硅酸钠被国家列为“我国优先发展的精细化学品”和“今后我国无机化工产品发展重点”之一。下图是用海边的石英砂（含氯化钠、氧化铁等杂质）制备硅酸钠的工艺流程示意简图：

（1）要将洗出液中的溶质析出，采用的方法是           （填：“蒸发”、“降温”）结晶；蒸发时用到的硅酸盐仪器有              、             、           。
（2）上述流程中加入NaOH溶液，反应的离子方程式为               。
（3）用上述残渣中的氧化铁焊接铁轨，其铝热反应的化学方程式为（并在方程式中用“单线桥”标出电子转移方向和数目）                 。

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___________________________。

实验室用MnO₂粉末与浓盐酸共热制取氯气：
MnO₂+4HClMnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
实验Ι 验证氯气能否与水反应
某同学设计了如下图所示的实验装置：

（1）从下图选择适合A处的装置__________（填序号）。

（2）装置B中能否观察到预期的实验现象？_________（填“能”或“不能”），请说明理由______________。
实验II 测定反应后A中残余盐酸的浓度
步骤一：配制100mL1.00mol∙L^-1的NaOH溶液，配制过程如下：
①称量_______gNaOH固体，在烧杯中用适量蒸馏水溶解，冷却。
②将烧杯中的溶液转移至________中，并用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁及玻璃棒2~3次，洗涤液也注入容量瓶中。
③继续加蒸馏水至离刻度线1~2cm处，改用_________滴加蒸馏水至凹槽面最低处与刻度线相切。
④盖上瓶塞，上下颠倒摇匀，将所配溶液转移至指定试剂瓶中，贴上标签。
步骤二：取2.00mL反应后A中的溶液，稀释后滴加步骤一配制所得NaOH溶液，恰好完全反应时，消耗NaOH溶液的体积为11.80mL。
（3）完成步骤一的空格。
（4）根据实验数据，计算反应后A中残余盐酸的浓度为_________mol∙L^-1。
（5）某同学欲通过测Cl^-浓度来推测反应后A中残余盐酸的浓度，取2.00mL反应后A中的溶液，加入2.00mol∙L^-1AgNO₃溶液至不再产生沉淀时，发现所加的AgNO₃溶液的体积远大于理论值5.80mL，其原因是____________。

苯甲酸（）和乙醇在浓硫酸催化下可以制得苯甲酸乙酯，及时除去反应中产生的水可提高酯的产率。据此某实验小组设计了如下图的装置来进行上述实验。相关信息如下：

	相对分子质量	密度/(g·cm^-3)	沸点/℃	水中溶解度
苯甲酸	122	1.27	249	微溶
乙醇	46	0.789	78.3	易溶
苯甲酸乙酯	150	1.05	212.6	难溶

实验方案为：
 
（1）仪器甲的名称为________________。
（2）①往丙中加入药品的顺序为_________________。
A．无水乙醇、浓硫酸、苯甲酸晶体           B．浓硫酸、苯甲酸晶体、无水乙醇
C．苯甲酸晶体、无水乙醇、浓硫酸            D．苯甲酸晶体、浓硫酸、无水乙醇
②若加热反应后发现未加沸石，应采取的正确操作是_____________。
③微沸回流过程中，可以看到乙内的混合试剂的颜色变为_______色。
（3）加入碳酸钠粉末的作用是__________________。
（4）分液要用到的玻璃仪器有__________，粗产物在_______层（填“上”或“下”）。
（5）加热蒸馏若采用下图装置（加热装置已经略去）进行，该装置存在的2个问题为__________、________。

（6）本实验所得到的苯甲酸乙酯产率为______________。
（7）装置乙的作用为____________________

菠菜是一种富含草酸（乙二酸）的绿色蔬菜，但食用时要避免和豆腐同时食用，因为二者容易产生难溶于水的物质而在体内生成结石。草酸也是有机化工中的重要原料，广泛应用于化工生产中。为探究草酸的某些性质，某中学化学兴趣小组查阅了一些资料如下：

物质	结构	某些性质
草酸	分子式：H2C2O4·2H2O	无色，易溶于水；其钠盐和钾盐易溶于水，钙盐难溶于水
结构简式：HOOC-COOH	熔点：101℃；升华温度：125℃；170℃以上分解

回答下列问题：
（1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。

装置C中可观察到的现象是①导管口有气泡出现 ②石灰水变浑浊，由此可知草酸晶体分解的产物有__________。装置B的主要作用是_______________。若无此装置C中可能发生的反应的化学方程式为___________________。
（2）乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO，为了进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置进行实验。

①乙组的实验装置中，装置E和H中的澄清石灰水的作用分别是_________和__________；装置G反应管中盛有的固体物质是___________；I中集气瓶收集到的气体主要是_______________。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是____________________________。

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________________________________。

1，2-二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂，常温下它是无色液体，沸点131.4℃，熔点9.79℃，不溶于水，易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂。在实验中可以用图9所示装置制备1，2-二溴乙烷。其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓硫酸的混合液，试管d中装有液溴(表面覆盖少量水)。请填写下列空白：

（1）烧瓶a要求温度迅速升高到170℃发生反应，写出该反应的化学方程式            ；该反应类型为                   。
（2）写出制备1,2-二溴乙烷的化学方程式             。
（3）安全瓶b可以防止倒吸,并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞。请写出发生堵塞时瓶b中的现象         。
（4）容器c中NaOH溶液的作用是          ；e装置内NaOH溶液的作用是             。
（5）某学生做此实验时，使用一定量的液溴，当溴全部褪色时，所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量，比正常情况下超出许多，如果装置的气密性没有问题，试分析其可能的原因（至少2点）         、        。

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__________________。

如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)。

（1）制备氯气选用的药品为漂粉精固体和浓盐酸，相关反应的化学方程式为___________。
（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依次放入物质的组合是________(填编号)。

编号	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

装置B是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，写出发生堵塞时B中的现象___________。
（3）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘单质的氧化性。反应一段时间后，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___________________________。
该现象________(填“能”或“不能”)说明Br₂的氧化性强于I₂。
（4）有人提出，装置F中可改用过量的NaHSO₃溶液吸收余氯，试写出相应反应的离子方程式_________________；你认为___________(填“能”或“不能”)改用NaHSO₃溶液。

氮及其化合物在生产、生活中有着非常重要的作用。题中相关的实验装置如下：

（1）实验室制取较为干燥的氨气的反应方程式为                   ；可选择上图中的装置a、b、c中的            (填代号)来制取。
（2）实验室通过使用氮气和氢气模拟工业合成氨和氨催化氧化的流程如下：

已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO₂)溶液与饱和氯化铵溶液经加热反应制取氮气。
①写出上述制取氮气的反应的化学方程式：                        ；
②从上图a、b、c中选择制取气体的合适装置(填代号)：N₂_______、H₂________。
③氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，___________(“会”或“不会”)发生倒吸。
④用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，写出装置中氨的催化氧化的化学方程式：_____________。
⑤乙装置的锥形瓶内铂丝保持红热的原因是________________。
⑥反应结束后锥形瓶内溶液中的含氮离子有_____________(填离子符号) 。
（3）农村有句谚语——雷雨肥庄稼，即雷雨时自然界发生了一系列的反应，合成了植物生长需要的氮肥，有利于植物生长。这其中使游离态的氮直接转化为化合态的氮的化学反应方程式为                     。
（4）目前，在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染，该化学反应方程式为              。
（5）一定条件下， N₂O和CO的混合气体在点燃条件下恰好完全反应，生成的三种产物均为大气组成气体，并测得反应后气体的密度为反应前气体密度的倍。请写出该反应的化学方程式         。

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              %。

三氯化铬是合成其它铬盐的重要原料，在无机合成和有机合成中有重要的作用，是合成饲料添加剂的主要成份，工业上主要用作媒染剂及催化剂。易溶于水，溶于乙醇，几乎不溶于乙醚，易潮解，易升华。在高温下能被氧气氧化，碱性条件下能被H₂O₂氧化为Cr（Ⅵ）且2 CrO₄^2- + 2 H⁺⇌Cr₂O₇^2- + H₂O。制三氯化铬的流程如下：


（1）三氯化铬碱性条件下被H₂O₂氧化为Cr（Ⅵ）的离子反应方程式为__            。
（2）已知CCl₄沸点为57.6℃，为保证稳定的CCl₄气流，适宜的加热方式是_________________。
（3）用如图装置制备CrCl₃时，主要步骤包括：①将产物收集到蒸发皿中；②加热反应管至400℃，开始向三颈烧瓶中通入氮气，继续升温到650℃；③三颈烧瓶中装入150mLCCl₄，并加热CCl₄，温度控制在50～60℃之间；④反应管出口端出现了CrCl₃升华物时，切断加热管式炉的电源；⑤停止加热CCl₄，继续通入氮气；⑥检查装置气密性。正确的操作顺序为：⑥→③→__________，步骤②中通如氮气的作用_______________。
（4）已知反应管中发生的主要反应有：Cr₂O₃+3CCl₄→2CrCl₃+3COCl₂，因光气剧毒，实验需在通风橱中进行，并用乙醇处理COCl₂，生成一种含氧酸酯（C₅H₁₀O₃），用乙醇处理尾气的化学方程式_____                     。
（5）样品中三氯化铬质量分数的测定称取样品0.3300g，加水溶解并定容于250mL容量瓶中。移取25.00mL于碘量瓶（一种带塞的锥形瓶）中，加热至沸后加入1gNa₂O₂，充分加热煮沸，适当稀释，然后加入过量的2mol/LH₂SO₄至溶液呈强酸性，此时铬以Cr₂O₇^2-存在，再加入1.1gKI，密塞，摇匀，于暗处静置5分钟后，加入1mL指示剂，用0.0250mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至终点，平行测定三次，平均消耗标准硫代硫酸钠溶液24.00mL。
已知：Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺＝2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂＝Na₂S₄O₆+2NaI。
①指示剂为___________，滴定终点的现象为________________________________。
②移入碘量瓶的CrCl₃溶液需加热煮沸，加入Na₂O₂后也要加热煮沸，其主要原因是      。
③样品中无水三氯化铬的质量分数为                        。（计算结果精确到0.1%）

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          。