高中化学常见气体制备原理及装置选择实验题

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）

Ⅰ．实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示：

（1）实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用B装置制取氨气其化学反应方程式为______________。
（2）气体的性质是选择气体收集方法的主要依据。下列性质与收集方法无关的是________(填序号，下同)。
①密度    ②颜色    ③溶解性   ④热稳定性  ⑤与氧气反应
（3）若用A装置与D装置相连制取并收集X气体，则X可以是下列气体中的__________。
①CO₂    ②NO     ③Cl₂    ④H₂    ⑤HCl
其中在D装置中连接小烧杯的目的是____________________。
Ⅱ．某小组以CoCl₂·6H₂O、NH₄Cl、H₂O₂、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。为确定其组成，进行如下实验。
（1）经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3，钴的化合价为____________，试写出X的化学式_______________________。
（2）氨的测定：精确称取w g X，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V₁ mL c_l mol·L^－1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用c₂ mol·L^－1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V₂ mL NaOH溶液。

氨的测定装置(已省略加热和夹持装置)
①装置中安全管的作用原理是_______________________。
②样品中氨的质量分数表达式为_____________________。

三氯化硼（BCl₃）是一种重要的化工原料，可用于制取乙硼烷（B₂H₆），也可做有机合成的催化剂。某兴趣小组拟选用下列装置制备BCl₃。
已知：①BCl₃的沸点为12.5℃，熔点为－107.3℃；②2B+6HCl 2BCl₃↑+3H₂↑③硼与铝的性质相似，也能与氢氧化钠溶液反应

请回答下列问题：
（1）装置A中发生反应的离子方程式为                     。
（2）按气流方向连接各装置的连接顺序为A→              →F(装置可重复使用)，实验时应先点燃          处酒精灯（填“A” 或“B”）。
（3）装置E的两个作用是            、               。实验中若不用装置C，可能产生的危险是                    。
（4）装置D的作用是                     。
（5）BCl₃遇水产生大量的白雾，同时生成硼酸（H₃BO₃），其反应的化学方程式为__________。
（6）设计实验方案验证所得的产品中是否含有硼粉：                   。

某化学实验小组利用图所有仪器连接而成制备氮化镁，并探究其实验式。

（1）装置A中反应的化学方程式为__________________________。
（2）按气流方向的连接顺序是（填入仪器接口字母编号）：a→（  ）（  ）→（  ）（  ）→（  ）(    ) →(   )  (    ) →j。
（3）装置E的作用是___________________。
（4）能否将C与D的位置对调并说明理由________________________。
（5）反应过程中，装置F中的末端导管必须始终插入水中，目的是______________________。
（6）请用化学方法确定是否有氮化镁生成，写出实验操作及现象_____________________。
（7）数据记录如下：

空硬质玻璃管质量	硬质玻璃管与镁的质量	硬质玻璃管与产物的质量
142.312g	142.480g	142.550g

①计算得到实验式Mg_xN₂，其中x=_________________；
②若没有装置D，请比较x与3的大小，并给出判断依据__________________。

绿矾(FeSO₄·7H₂O)广泛用于工农业生产。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生成纯净绿矾的一种方法：

查询资料，得有关物质的数据如下表：

25℃时	pH值
饱和H2S溶液	3.9
SnS沉淀完全	1.6
FeS开始沉淀	3.0
FeS沉淀完全	5.5

（1）操作II中，通入硫化氢至饱和的目的是_________________________；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是_________________________；
（2）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其洗涤的目的是_________________________；用冰水的原因是_________________________；
（3）次氯酸盐在碱性条件下氧化硫酸亚铁可得高冷净水剂K₂FeO₄，离子方程式为_______________；
（4）25℃时，将FeSO₄·7H₂O样品溶于水配成FeSO₄溶液，该溶液中的Fe²⁺在空气中易被氧化成Fe³⁺，若向完全被氧化后的溶液中滴加NaOH溶液，当滴至溶液的pH=4时，溶液中的c(Fe³⁺)=________mol/L。[已知该温度下，Fe(OH)₃的Ksp=4.0×10^-38]
（5）将8.34gFeSO₄·7H₂O样品隔绝空气加热脱水，其热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示：
①在100℃时M的化学式为______________________；
②FeSO₄·7H₂O晶体中有______种不同结合力的水分子。

Na₂S₂O₄俗称保险粉，大量用于漂白纸张和印染工业。某学习小组用下列方法制备该物质。
①把甲酸(HCOOH)溶于甲醇溶液，再和足量的NaOH溶液混合配成溶液；
②制取SO₂并通入上述溶液中，一段时间后可获得保险粉。
(已知：Na₂S₂O₄在水中溶解度较大，在甲醇中溶解度较小)装置如图所示

（1）A装置中的分液漏斗改为______(仪器名称)更合适，D中盛放的试剂为_______________。
（2）B装置的作用为___________________________；
（3）C装置的主要仪器名称为________，仪器内发生的化学反应方程式为____________________。
（4）分离C装置中产品时就选用下列装置______(填甲、乙、丙、丁，下同)，回收乙醇的装置为_____。

（5）Na₂S₂O₄在碱性环境中除去废水中的CrO₄^2-及+4价S的化合物，反应的离子方程式为_________。

如图所示，将仪器A中的浓盐酸滴加到盛有MnO₂的烧瓶中，加热后产生的气体依次通过装置B和C，然后再通过加热的石英玻璃管D（放置有铁粉）。请回答：

（1）仪器A的名称是______________，烧瓶中反应的化学方程式是_____________________。
（2）装置B中盛放液体是___________，气体通过装置B的目的是____________________。
装置C中盛放的液体是_________，气体通过装置C的目的是______________________。
（3）D中反应的化学方程式是_________________。
（4）烧杯E中盛放的液体是__________，反应的离子方程式是______________________。
（5）资料表明D中产物有以下性质：①受热易升华，冷却后易凝华；②遇H₂O(g)剧烈反应。为收集D中产物，在D与E之间，除增加收集装置外，还需要增加_________装置。

非金属元素及其化合物在工农业生产中应用非常广泛。请回答以下问题：
I．氯及其化合物
ClO₂与Cl₂的氧化性相近。在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛，某兴趣小组通过如下图所示，对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。

（1）A中发生反应的化学方程式：                               。
（2）关闭B的活塞，ClO₂在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO₂，此时F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是                                  。
（3）已知在酸性条件下NaClO₂可发生反应生成NaCl并释放出ClO₂，该反应的离子方程式为                            ，在ClO₂释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是                                 。
II．硫及其化合物：
（1）选择以下装置，通过实验现象依次完成以下验证：SO₂具有酸性、氧化性、还原性、漂白性。其仪器的连接顺序为                                 。

（2）利用下图装置能证明SO₂不与BaCl₂溶液反应，通入X气体可排除干扰达到实验目的是

A CO₂        B NH₃         C O₃         D N₂        E NO₂
C发生的离子方程式                                     。
（3）葡萄酒常用Na₂S₂O₅作抗氧化剂。测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO₂计算)的方案如下：

按上述方案实验，当消耗标准I₂溶液25.00 mL时，滴定完毕，滴定终点的标志           ，该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO₂计算)为                g·L^－1。

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。某小组模拟制备氨基甲酸铵的反应为：2NH₃(g)+CO₂(g)NH₂COONH₄(s) ΔH＜0。（温度对反应的影响比较灵敏）
（1）如用下图装置和选用的试剂制取氨气，其中错误的是________；氨气的实验室制法的化学方程式是                                                  。

（2）制备氨基甲酸铵的装置如下图所示，把NH₃和CO₂通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵的小晶体悬浮在CCl₄中。 当悬浮物较多时，停止制备。（注：CCl₄与液体石蜡均为惰性介质。）

①发生器用冰水冷却的原因是                        ；
液体石蜡鼓泡瓶的作用是                            ；
双通玻璃管的作用是                                ；
浓硫酸的作用是                                    。
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．减压40℃以下烘干
（3）制得的氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种。请利用下列试剂，设计实验方案，对制得的氨基甲酸铵中的杂质进行成分探究。
限选试剂：蒸馏水、稀HNO₃、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、稀盐酸。

已知磺酰氯(SO₂Cl₂)是一种有机氯化物，也是锂电池正极活性物质，SO₂Cl₂是一种无色液体，熔点—54.1 ℃，沸点69.1 ℃，极易水解，遇潮湿空气会产生白雾。磺酰氯(SO₂Cl₂)的制备方法及装置图如下：SO₂(g)＋Cl₂(g)SO₂C1₂(g) H＜0，

（1）化合物SO₂Cl₂中S元素的化合价是                  。
（2）仪器D的名称是             ，仪器C的作用除了吸收氯气和二氧化硫，还具有           作用。
（3）戊是贮气装置，则E中的溶液是             ；若缺少装置乙和丁，则产物变质，发生反应的化学方程式是                          
（4）反应结束后，将丙中混合物分离开的实验操作是         。
（5）有关该实验叙述正确的是
a、X、Y最好的席间组合是铜片和浓硫酸
b、活性炭的作用是作催化剂
c、冷凝管B也可以用作蒸馏
（6）GET公司开发的Li-SO₂Cl₂军用电池，其示意图如图所示，已知电池反应为：，则电池工作时，正极的电极反应式为是                          

某同学查阅资料后设计了一条1-丁醇的合成路线：

（1）利用图一装置可制备CO、丙烯等原料气体。①装置中e的名称是            ；
②a的作用                           ；
（2）实验室常用浓硫酸与甲酸作用来制备CO。写出对应的化学方程式：                 。
（3）制CO时，伴随的副产物还有少量S0₂、C0₂气体，某同学设计用图二装置进行检验。
①E₁的作用是：               ；E₃的作用是：              ；
②判断产物中有CO₂的现象是
（4）合成正丁醛的反应为正向放热的可逆反应，为增大反应速率和提高原料气的转化率，你认为应该采用的适宜反应条件是

A．高温、常压、催化剂	B．适当的温度、常压、催化剂
C．低温、高压、催化剂	D．适当的温度、高压、催化剂

（5）正丁醛经催化加氢得到含少量正丁醛的1一丁醇粗品，为提纯1-丁醇，该小组查阅文献得知：①R-CHO+NaHS0₃（饱和）→RCH(OH)S0₃Na ↓；②沸点：乙醚34℃，1-丁醇118℃。并设计出如下提纯路线：

试剂1为             ，操作2为                ，操作3为             

工业上常利用含硫废水生产Na₂S₂O₃·5H₂O，实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。

烧瓶C中发生反应如下：
Na₂S(aq)＋H₂O(l)＋SO₂(g)=Na₂SO₃(aq)＋H₂S(aq)(Ⅰ)
2H₂S(aq)＋SO₂(g)=3S(s)＋2H₂O(l)  (Ⅱ)
S(s)＋Na₂SO₃(aq)Na₂S₂O₃(aq)  (Ⅲ)
（1）仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若         ，则整个装置气密性良好。装置D的作用                  。装置E中为         溶液。
（2）为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反应，则烧瓶C中Na₂S与Na₂SO₃的物质的量之比为         。
（3）装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，其中的液体最好选择         。
A．蒸馏水                         B．饱和Na₂SO₃溶液
C．饱和NaHSO₃溶液                 D．饱和NaHCO₃溶液
实验中，为使SO₂缓慢进入烧瓶C，采用的操作是         。已知反应(Ⅲ)相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是                                    。
反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有         。
A．烧杯       B．蒸发皿       C．试管      D．锥形瓶
（4）反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶即可析出Na₂S₂O₃·5H₂O，其中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等杂质。利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na₂SO₄，简要说明实验操作、现象和结论：                           。
已知Na₂S₂O₃·5H₂O遇酸易分解：S₂O₃^2—＋2H^＋=S↓＋SO₂↑＋H₂O
供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl₂溶液、AgNO₃溶液

实验室以苯、乙醛为原料，AlCl₃为催化剂制备1，1–二苯乙烷，其反应原理为：

已知：AlCl₃固体遇水会发生较强烈水解。
I．制取装置如右图所示。

（1）该反应需控制反应温度为20℃。控制20℃的方法是          ；该反应不高于20℃的可能原因是：         。
（2）仪器a的作用是                ；装置c的作用是吸收HCl，写出产生HCl的化学方程式            ；装置b的作用是                 。
Ⅱ．实验结束后，将三口烧瓶中的混合物倒入冷稀盐酸中，用分液漏斗分离出有机层，依次用水、2％碳酸钠溶液、水洗涤，洗涤后加入少量无水硫酸镁固体，过滤、蒸馏，得到1，1–二苯乙烷。
（1）分液漏斗中，产品在     (填“上”或“下”)层；洗涤操作中，第二次水洗的目的是            ；无水硫酸镁也可用物质                代替。
（2）蒸馏提纯时，下列装置中会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是           (选填编号)。

（3）三口烧瓶中加入120mL苯(密度0．88g/mL)、19g A1C1₃和3．7g乙醛，20℃时充分反应，制得纯净的1，1–二苯乙烷7．8g。该实验的产率约为            。