高中化学常见气体制备原理及装置选择简答题

某煤渣主要含有Al₂O₃、SiO₂，可制备碱式硫酸铝[Al₂(SO₄)₃·2Al(OH)₃]溶液，用于烟气脱硫，减少SO₂的排放，其制备流程：

已知：25℃，K_sp（CaCO₃）＝2.8×10^－9， K_sp（CaSO₄）＝9.1×10^－6。
（1）操作①的名称          。
（2）酸浸时反应的离子方程式为                 ；为了提高酸浸时铝元素的浸出率，可采取的措施____________________，___________________（写2条）。
（3）固体2的化学式是         ，试分析固体2生成的主要原因（用离子方程式结合文字简要说明）                                                         。
（4）碱式硫酸铝溶液吸收SO₂生成Al₂(SO₄)₃·Al₂(SO₃)₃，再向该溶液通入足量空气，生成一种硫酸盐，用于制备碱式硫酸铝溶液的循环使用，试写出有关反应的化学方程式：          ，          。

烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰（主要含Al₂O₃、SiO₂等）制备碱式硫酸铝[Al₂(SO₄)_x(OH)_6—2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。

（1）酸浸时反应的化学方程式为                 ；滤渣Ⅰ的主要成分为     （填化学式）。
（2）加CaCO₃调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al₂(SO₄)₃转化为Al₂(SO₄)_x(OH)_6—2x。滤渣Ⅱ的主要成分为      （填化学式）；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因
是                     （用离子方程式表示）。
（3）上述流程中经完全热分解放出的SO₂量总是小于吸收的SO₂量，其主要原因是       ；与吸收SO₂前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将       （填“增大”、“减小”或“不变”）。

硫酸亚锡（SnSO₄）是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业。某研究小组设计SnSO₄制备路线如下：

查阅资料：
Ⅰ．酸性条件下，锡在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺两种主要存在形式，Sn²⁺易被氧化。
Ⅱ．SnCl₂易水解生成碱式氯化亚锡, Sn相对原子质量为119
回答下列问题：
（1）锡原子的核电荷数为50，锡元素在周期表中的位置是       。
（2）操作Ⅰ是       。
（3）SnCl₂粉末需加浓盐酸进行溶解，请用平衡移动原理解释原因      。
（4）加入Sn粉的作用有两个：①调节溶液pH ②       。
（5）反应Ⅰ得到沉淀是SnO，得到该沉淀的离子反应方程式是       。
（6）酸性条件下，SnSO₄还可以用作双氧水去除剂，发生反应的离子方程式是       。
（7）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度（杂质不参与反应）：
①将试样溶于盐酸中，发生的反应为：Sn + 2HCl===SnCl₂ + H₂↑；
②加入过量的FeCl₃；
③用已知浓度的K₂Cr₂O₇滴定生成的Fe²⁺，发生的反应为：
6FeCl₂ + K₂Cr₂O₇ + 14HCl ===6FeCl₃ + 2KCl + 2CrCl₃ +7H₂O
取1.226 g锡粉，经上述各步反应后，共用去0.100 mol/L K₂Cr₂O₇溶液32.0ml。锡粉中锡的质量分数是        。

用辉铜矿(主要成分为Cu₂S，含少量Fe₂O₃、SiO₂等杂质)制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如下：

（1）下列措施是为加快浸取速率，无法达到目的的是__ __

A．延长浸取时间	B．将辉铜矿粉碎
C．充分搅拌	D．适当增加硫酸浓度

（2）浸取反应中氧化剂的化学式为      ；滤渣Ⅰ的成分为MnO₂、S和   （写化学式）；
（3）研究发现，若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，可能的原因是                   。
（4）“除铁”的方法是通过调节溶液PH，使Fe³⁺水解转化为Fe（OH）_3，加入的试剂A可以是_____(化学式)；“赶氨”时，最适宜的操作方法                                   。
（5）“沉锰”（除Mn²⁺）过程中反应的离子方程式____________  ____       _______  ___。
（6）滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是    （写化学式）。

锂被誉为“金属味精”，以 LiCoO₂为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以 β-锂辉矿(主要成分为 LiAlSi₂O₆，还含有 FeO、MgO、CaO 等杂质)为原料来制 取金属锂。其中一种工艺流程如下：

已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的 pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
开始沉淀pH	2．7	3．7	9．6
完全沉淀pH	3．7	4．7	11

 
②Li₂CO₃在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃	0	10	20	50	75	100
Li2CO3的溶解度/g	1．539	1．406	1．329	1．181	0．866	0．728

 请回答下列问题：
（1）用氧化物形式表示  LiAlSi₂O₆的组成                         
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是                                   
（3）写出反应Ⅲ中生成沉淀 A 的离子方程式                          
（4）反应Ⅳ生成 Li₂CO₃ 沉淀，写出在实验室中得到 Li₂CO₃沉淀的操作名称           ， 洗涤所得 Li₂CO₃  沉淀要使用              ( 选填“热水”或“冷水”) ，你选择的理由是        
（5 ）电解熔融氯化锂生产 锂时，阳极产生的氯气中 会混有少量氧气，原因是       

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）            。

用磷灰石制磷肥的副产品六氟硅酸钠(Na₂SiF₆)可制冰晶石(Na₃AlF₆)，冰晶石是电解铝的助熔剂,可降低氧化铝的熔点。下图是工业制铝的流程图：

（1）工业上从铝土矿制备较高纯度Al₂O₃的主要工艺流程需__________个环节，第一步反应的方程式______________________________________________________________
（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是________溶液，滤渣是________    。
（3）分解脱硅和合成冰晶石化学反应方程式分别为：_________________、____________________。
（4）工艺过程中③和④的目的是_____________________，碳酸钠和二氧化碳是否够用               。
（5）电解Al₂O₃制Al时，I=200kA，一天制Al 1．430 t，电解效率是多少？         

(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）           。