高中化学常见气体制备原理及装置选择简答题

实验室里若用如图所示装置制取氨气，试用表格形式列出图中装置的错误之处，并用文字简要说明如何改正。

氯酸镁[Mg(ClO₃)₂]常用作催熟剂、除草剂等，实验室制备少量Mg(ClO₃)₂·6H₂O的流程如下：
   
已知：①卤块主要成分为MgCl₂·6H₂O，含有MgSO₄、FeCl₂等杂质。
②四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如图所示。
回答下列问题：
（1）加速卤块在H₂O₂溶液中溶解的措施有：          （写出一条即可）。
（2）加入MgO的作用是          ；滤渣的主要成分为            。
（3）向滤液中加入NaClO₃饱和溶液后，发生反应的化学方程式为            ，再进一步制取Mg(ClO₃)₂·6H₂O的实验步骤依次为①蒸发结晶；②     ；③____；④过滤、洗涤。
（4）产品中Mg(ClO₃)₂·6H₂O含量的测定：
步骤1：准确称量3.50 g产品配成100 mL溶液。
步骤2：取10.00 mL于锥形瓶中，加入10.00 mL稀硫酸和20.00mL 1.000 mol·L^－1的FeSO₄溶液，微热。
步骤3：冷却至室温，用0.l000 mol·L^－1K₂Cr₂O₇溶液滴定剩余的Fe²⁺至终点，此过程中反应的离子方程式为：。
步骤4：将步骤2、3重复两次，计算得平均消耗K₂Cr₂O₇溶液15.00 mL。
①写出步骤2中发生反应的离子方程式（还原产物为Cl^－）：              ；
②产品中Mg(ClO₃)₂·6H₂O的质量分数为（保留一位小数）            。

(12分)实验室可用干燥纯净的氨还原氧化铜来制取氮气。根据下列装置图（部分夹持装置略去）回答有关问题：

（1）装置B中盛放的药品是       。
（2）写出装置A中反应的化学方程式______  。
（3）写出装置C中反应的化学方程式_________，该反应中的氧化剂是     。
（4）收集到的氮气中除了含有少量水蒸气外，还可能含有另外一种气体，确定是否含有该气体的实验方法是         ，实验室收集氮气的方法是        。

硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）俗称保险粉，可用于照相业作定影剂，也可用于纸浆漂白作脱氯剂等。实验室可通过如下反应制取：2Na₂S＋Na₂CO₃＋4SO₂＝3Na₂S₂O₃＋CO₂。
     
图1                                图2
（1）用图1所示装置制取Na₂S₂O₃，其中NaOH溶液的作用是_____________________。
如将分液漏斗中的H₂SO₄改成浓盐酸，则三颈烧瓶内除Na₂S₂O₃生成外，还有          
（填化学式）杂质生成。
（2）为测定所得保险粉样品中Na₂S₂O₃·5H₂O的质量分数，可用标准碘溶液进行滴定，
该反应的化学方程式为：2Na₂S₂O₃＋I₂ ＝ 2NaI＋Na₂S₄O₆
①利用KIO₃、KI和HCl作原料可配制标准碘溶液。写出配制时所发生反应的离子方程式                             。
②准确称取一定质量的Na₂S₂O₃·5H₂O样品于锥形瓶中，加水溶解，并滴加______作指示剂，用所配制的标准碘溶液滴定。滴定时所用的玻璃仪器除锥形瓶外，还有         。
③若滴定时振荡不充分，刚看到溶液局部变色就停止滴定，则会使样品中Na₂S₂O₃·5H₂O的质量分数的测量结果___________（填“偏高”“偏低”或“不变”）。
（3）本实验对Na₂S的纯度要求较高，利用图2所示的装置可将工业级的Na₂S提纯。已知Na₂S常温下微溶于酒精，加热时溶解度迅速增大，杂质不溶于酒精。
提纯步骤依次为：
①将已称量好的工业级Na₂S放入圆底烧瓶中，并加入一定质量的酒精和少量水；
②按图2所示装配所需仪器，向冷凝管中通入冷却水，水浴加热；
③待                       时，停止加热，将烧瓶取下；
④ __________________________；
⑤ __________________________；
⑥将所得固体洗涤、干燥，即可得到Na₂S·9H₂O晶体。

某校化学实验兴趣小组为了探究在实验室制备Cl₂的过程中有水蒸气和HCl挥发出来，同时证明Cl₂的某些性质，甲同学设计了如图所示的实验装置（支撑用的铁架台省略），按要求回答问题：

（1）下列方法中，可制得的正确组合是__________。
①MnO₂和浓盐酸混合共热；   ②MnO₂、NaCl和浓硫酸混合共热：
③NaClO和浓盐酸混合；      ④K₂Cr₂O₇和浓盐酸混合：
⑤KClO₃和浓盐酸混合共热；   ⑥KMnO₄和浓盐酸混合。
A．①②⑥B．②④⑥C．①④⑥  D．全部可以
（2）写出实验室制取Cl₂的离子方程式____________。
（3）若用含有0.2 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO₂反应制得Cl₂的体积（标况下）总是小于1.12L的原因是_________________________________________。
（4）①装置B的作用是__________________________________。
②装置C和D出现的不同现象说明的问题是________________________。
③装置E的作用是_____________________。
（5）乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能确像最终通入AgNO₃溶液中的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO₃溶液中的气体只有一种，乙同学提出应该在装置__________与________之间（填装置字母序号）增加一个装置，增加装置里面的试剂可为____________。
A．湿润的淀粉KI试纸B．氢氧化钠溶液
C．湿润的红色布条    D．饱和的食盐水

某化学研究小组探究溴化亚铁水溶液与氯气反应。
（1）该小组同学用下图所示装置制取干燥纯净的氯气。

仪器A的名称是________，装置C中的试剂是________，装置F的作用是________；写出制备氯气的离子方程式________。
（2）该小组同学对Cl₂与FeBr₂溶液的反应进行实验探究。
【实验过程】
向l00mL0. 1mol的溶液缓缓通入100 mLCl₂（标准状况），溶液由浅绿色逐渐变黄色；继续通人Cl₂，溶液黄色加深，变为棕黄色。
【提出假设】上述现象发生的原因可能是：
假设1：Cl₂先将Fe^2＋氧化生成Fe^3＋，溶液逐渐变黄色，Cl₂再把Br^－氧化成Br₂，溶液变为棕黄色。
假设2：Cl₂先将Br^－氧化生成Br₂，溶液逐渐变黄色，Cl₂再把Fe^2＋氧化成Fe^3＋，溶液变为棕黄色。
【实验方案】
方案甲：设计实验验证由浅绿色逐渐变黄色的原因________（说明实验操作、现象和结论）。
方案乙：设计对比实验验证氧化性顺序

根据实验得出Cl₂、Fe^3＋、Br₂氧化性由强到弱的顺序为________，上述假设合理的是________。
（3）若向含有0.1 molFeBr₂的溶液中通人0.1molCl₂充分反应，写出反应的离子方程式：________ 。

溴化锂常用于制冷工业，可用尿素、碳酸锂及溴为原料生产溴化锂，其原理是
3Br₂＋3Li₂CO₃＋CO(NH₂)₂6LiBr＋2H₂O＋N₂↑＋4CO₂↑其主要工艺流程如下：

（1）溴化时，pH过小对反应不利，一方面是因为碳酸锂会反应生成_____________，另一方面使溴单质和水的反应平衡向_______移动，温度不宜超过60℃的原因是_______。
（2）反应过程中，若pH＞6，产品中会有溴酸盐，其原因是BrO^－发生了自身的氧化还原反应，写出反应的离子方程式：________________。
（3）试剂X的化学式为_____________，加活性炭处理的目的是________________。
（4）若直接用氨水代替尿素也可生产溴化锂，同时生成水、二氧化碳和氮气，该反应的化学方程式为_________________。
（5）用惰性电极电解熔融碳酸锂可得到金属锂，则阳极的电极方程式为______________。
（6）若原料中碳酸锂的质量为mg，最终得到溴化锂的质量为ng，据此能不能计算出溴化锂的产率?若能请写出其表达式(含m、n的表达式)；若不能，请说明理由______________。

分冬青油是天然香料之一，其主要成分为水杨酸甲酯，可由水杨酸(邻羟基苯甲酸)和甲醇作原料在浓硫酸催化下酯化而得。
实验步骤：
Ⅰ．如图，在100 mL三口烧瓶中放入6.9 g (0.05 mol)水杨酸和24 g(30 mL，0.75 mol)甲醇，向混合物中加入约10 mL甲苯,再小心地加入8 mL浓硫酸，摇动混匀：加入1～2粒沸石，装上回流冷凝管在石棉网上保持85—95℃，加热回流1.5－2小时：

Ⅱ．待装置冷却后，分离出甲醇，向烧瓶中加入50 mL，水，然后转移至分液漏斗，分出下层产物，弃去上层水层，有机层再倒入分液漏斗中；依次用50 mL5％NaHCO₃溶液洗1次(溶液呈弱碱性)，30 mL水洗一次(产物皆在下层)，有机层得到粗酯；
Ⅲ．将粗酯进行蒸馏，收集221℃～224℃的馏分。产品经0.5 g无水CaCl₂干燥后称重。
常用物理常数：

请根据以上信息回答下列问题：
（1）制备冬青油的化学方程式为______________。
（2）制备冬青油时，最合适的加热方法是_______________。实验中加入甲苯作带水剂的目的是____________________。
（3）反应结束冷却后，分离甲醇的操作是：___________________;
（4）在提纯粗产品的过程中，用碳酸氢钠溶液洗涤主要除去的杂质是____________：若
改用氢氧化钠溶液是否可以____________(填“可以”或“不可以”)，其原因是________________。
（5）检验产品中是否含有水杨酸的化学方法是__________________。最终称得产品的质量为4.2 g，则所得水杨酸甲酯的产率为___________(保留两位有效数字)。

硒₃₄Se和碲₅₂Te都是第VIA族元素，硒是分布在地壳中的稀有元素。工业上用硒鼓废料（主要成分硒、碲、碳、铜和铁合金）回收精炼硒的流程如下：

已知：

（1）Se的氢化物的电子式是____。
（2）步骤①中通人的氧气使硒鼓废料翻腾，目的是          。
（3）废气的主要成分是____   ；废渣II的主要成分是            。
（4）步骤④中主要反应的化学方程式是       ；步骤⑥反应的化学方程式是          。
（5）根据表中数据，步骤⑤最适宜的分离方法是             。

硫酸亚锡（SnSO₄）、四氯化锡（SnCl₄）常用于印染和电镀工业。
（1）某研究小组设计SnSO₄制备路线如下：

已知：酸性条件下，锡在水溶液中有Sn^2＋、Sn^4＋两种主要存在形式，Sn^2＋易被氧化；SnCl₂极易水解。
①SnCl₂酸溶后加入Sn粉的作用是                       ；
②步骤Ⅱ中用到的玻璃仪器除烧杯外还有             ；步骤Ⅳ中需要洗涤固体SnO中含有的杂质，检验SnO中的Cl^－是否洗涤干净的操作为     。
③步骤Ⅴ涉及到的操作有：a.过滤  b.洗涤  c.蒸发浓缩  d.冷却结晶  e.低温干燥，则其正确的操作顺序为                       。
（2）实验室拟用以下装置，用熔融的金属锡与干燥纯净的氯气制取无水SnCl₄（SnCl₄熔点－33℃，沸点114.1℃，遇潮湿空气极易水解），此反应过程放出大量的热。

①装置C中应加入试剂为          ；仪器E的名称为         。
②反应开始生成SnCl₄时，可以先熄灭        （填字母序号）处的酒精灯，理由是           。
③该实验装置设计尚存在缺陷，改进的方法是（包括仪器、试剂及连接位置等）           。

为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用，甲同学设计的实验方案如下：

请回答：
（1）绿矾的化学式为          。
（2）写出反应①的化学方程式                                    ，
反应②生成沉淀的离子反应方程式                                。
（3）为了检测滤液D中含有的金属离子，可设计实验方案为（试剂自选）：     。
（4）在滤渣B中滴加稀硫酸时，发现反应速率比一般的铁粉反应要快，其原因是                    。
（5）若考虑绿色化学工艺，在滤渣E中加入稀硫酸和试剂Y制胆矾晶体，试剂Y为无色液体，则反应④的总化学方程式为                          ；若不考虑绿色化学工艺，所选试剂Y为1mol/L的硝酸，欲使3molCu全部溶解且溶液中含铜元素的溶质仅为CuSO₄，则需该硝酸的体积     L。
碱石灰

实验室采用MgCl₂、AlCl₃的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl₂O₄，主要流程如下

（1）为使Mg²⁺、Al³⁺同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入      （填“A”“B”或），再滴加另一反应物。制备MgAl₂O₄过程中，高温焙烧时发生反应的化学方程式                        。
（2）如下图所示，过滤操作中的一处错误是            。
（3）判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是            ，高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是           。
（4）无水AlCl₃（183℃升华）遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是          ，F中试剂的作用是         。用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为        ；

用菱锰矿（MnCO₃）常含有Fe₂O₃、FeO、HgCO₃·2HgO等杂质，工业常用菱锰矿制取锰，工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）向粗液1中加入的水最后需要          方法才能达到技术要求。
（2）流程中用的空气是用膜分离法制备的富氧空气，该方法的原理是       。
（3）净化剂主要成分为(NH₄)₂S，粗液2中发生主要反应的离子方程式为      。
（4）写出阳极的电极反应式       。说明电解液循环的原因              。
（5）写出铝热法炼锰的化学方程式                             。

下图为某套实验装置示意图，其中加热装置和部分药品等均已经省略（装置①和装置②为气体发生装置）。

（1）甲同学用此装置（在A、B间增加一盛有浓硫酸的洗气瓶）制备NO₂并验
证其性质。装置①用于实验室制备NH₃，用装置②制备过量O₂。装置①中发生
反应的化学方程式是                。B处冰水冷却的U型管中有红棕色气
体生成且越接近U型管底部颜色越浅，请解释原因                       。
（2）乙同学用此套装置合成SO₃，B处冰水冷却的U型管中有固体出现。C中
若盛放酸性K₂Cr₂O₇溶液，则在C中发生的氧化还原反应的离子方程式是             （生成物中Cr以Cr³⁺形式存在）；现欲制得纯净干燥的SO₃，若C中盛放NaOH溶液，则此装置中存在明显不足，应如何改进                   （从下面给出的实验装置中选择字母标号补充或替换，并用简要文字说明补充和替换的位置）。

（3）丙同学拟验证NO能被氨气还原并测算其转化率（装置①、装置②分别制
NO和NH₃），将上述装置A、B、C分别换成下列⑤、⑥、⑦。

请回答：装置⑦的作用可能是           ；若进入装置⑤的NO共22.4L（已折算为标准状况，下同），氨气过量，最后收集到标准状况下11.2LN₂，则NO的转化率是            。

工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁[Fe（OH）SO₄]的工艺流程如下：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

回答下列问题：
（1）加入过量废铁屑的目的是                        ；加入少量NaHCO₃的目的是调节pH，使溶液中的              
（填“Fe³⁺”“Fe²⁺”或“Al³⁺”）沉淀，该工艺中“搅拌”的作用是          。
（2）在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO₂的用量，O₂与NaNO₂在反应中均作             ，若参与反应的O₂有11.2L（标准状况），则相当（3）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe（OH）²⁺离子，可部分水解生成
Fe₂（OH）₄²⁺聚合离子．该水解反应的离子方程式为             。
（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁．根据我国质量标准，产品中不得含有Fe²⁺及NO₃^-，为检验所得产品中是否含有Fe²⁺，应使用的试剂为           。（填字母）。
A．氯水　　B．KSCN溶液　　C．NaOH溶液　　D．酸性KMnO4溶液