2022届高三化学高考备考一轮复习化学常见气体制备与收集专项训练
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这是一份2022届高三化学高考备考一轮复习化学常见气体制备与收集专项训练,共24页。试卷主要包含了单选题,实验题等内容,欢迎下载使用。
一、单选题(15题)
1.实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是
A.AB.BC.CD.D
2.下列实验装置设计正确的是
A.干燥氯气B.稀释浓硫酸
C.实验室制氨气D.测定盐酸浓度
3.选用的试剂与装置合理,且制得的气体为纯净的是
A.AB.BC.CD.D
4.是一种黄绿色气体,在空气中浓度超过10%时会有很强的爆炸性。依据反应,实验室可制备少量溶液。下列说法错误的是
A.应先打开K,再通入,后滴加浓硫酸
B.通的主要目的是稀释和使生成的进入后续装置
C.装置②可起到缓冲气流并防止倒吸的作用
D.装置③中氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1
5.利用下列实验装置能完成相应实验的是
A.装置①测定化学反应速率B.装置②制取并吸收HCl
C.装置③制备纯净的NH3D.装置④模拟铁的腐蚀
6.如图a、b、c表示相应仪器中加入的试剂,可用图中装置制取、净化、收集的气体是
A.AB.BC.CD.D
7.用下列装置完成相关实验,合理的是
A.用装置①收集铜与稀硝酸反应产生的NO
B.用装有饱和NaHCO3溶液的装置②除去Cl2中混有的HCl
C.用装置③分离Na2CO3溶液与CH3COOCH2CH3
D.用装置④分离CH3CH2OH与CH3COOCH2CH3
8.某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应并检验NO,实验装置如图所示(夹持装置略)。实验开始前,向装置中通入一段时间的N2,排尽装置内的空气。
已知:在溶液中FeSO4+NO [Fe(NO)]SO4(棕色),该反应可用于检验NO。下列说法中不正确的是
A.装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液
B.若观察到装置H中红色粉末变黑色,则NO与Cu发生了反应
C.实验结束后,先熄灭酒精灯,再关闭分液漏斗的活塞
D.装置J收集的气体中一定不含NO
9.根据装置和下表内的物质(省略夹持、净化以及尾气处理装置,图1中虚线框内的装置是图2) ,能完成相应实验目的的是
A.AB.BC.CD.D
10.燃煤和工业生产中产生的过量排放会形成酸雨。是重要的化工原料,可作漂白剂。在接触法制硫酸的工业中,发生的反应为: 。用下列装置进行制取、性质验证和尾气处理,其中不能实现相应实验目的的是
A.图甲:制取B.图乙:验证其还原性
C.图丙:验证其漂白性D.图丁:尾气处理
11.下列实验装置能达到实验目的的是
A.AB.BC.CD.D
12.下列制取或收集气体装置中棉花作用不正确的是
A.AB.BC.CD.D
13.实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质,焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是
A.①②③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液
B.管式炉加热前,用试管在④处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度
C.结束反应时,先关闭活塞K,再停止加热
D.装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
14.某研究小组将NaBO2、SiO2和Na的固体混合物与H2在500℃条件下制备NaBH4,实验装置如图所示。已知NaBH4中B为+3价,下列说法错误的是
A.装置甲还可以用于制取CO2、H2S
B.装置乙、丙中分别装有NaOH溶液和浓硫酸
C.管式炉加热之前应收集装置尾部气体并验纯
D.可将反应后混合物加水溶解后用重结晶法提纯
15.“化学多米诺实验”是只需控制第一个反应,就能使若干化学实验依次发生,如图所示。已知:①Cu2++4NH3•H2O=4H2O+[Cu(NH3)4]2+(该反应产物可作为H2O2的催化剂);②已知装置A、C中所用硫酸的浓度相同,装置B、D中所用金属锌的质量完全相同
下列说法错误的是( )
A.该实验成功的关键条件是整套装置的气密性良好
B.因为形成原电池,所以装置D中生成氢气的反应速率一定大于B
C.导管a的作用是平衡A和B内气压
D.装置H中出现浅黄色浑浊,可证明非金属性:O>S
二、实验题(4大题)
16.某化学小组同学利用一定浓度的H2O2溶液制备O2,再用O2氧化C2H5OH,并检验氧化产物。
Ⅰ.制备O2
该小组同学设计了如下气体发生装置(夹持装置省略)
(1)甲装置中主要仪器的名称为___________。
(2)乙装置中,用粘合剂将MnO2制成团,放在多孔塑料片上,连接好装置,气密性良好后打开活塞K1,经长颈漏斗向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至___________。欲使反应停止,关闭活塞K1即可,此时装置中的现象是___________。
(3)丙装置可用于制备较多O2,催化剂铂丝可上下移动。制备过程中如果体系内压强过大,安全管中的现象是___________,此时可以将铂丝抽离H2O2溶液,还可以采取的安全措施是___________。
(4)丙装置的特点是___________(填序号)。
a.可以控制制备反应的开始和结束
b.可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反应的速率
c.与乙装置相比,产物中的O2含量高、杂质种类少
Ⅱ.氧化C2H5OH
该小组同学设计的氧化C2H5OH的装置如图(夹持装置省略)
(5)在图中方框内补全干燥装置和干燥剂。___________
Ⅲ.检验产物
(6)为检验上述实验收集到的产物,该小组同学进行了如下实验并得出相应结论。
实验①~③中的结论不合理的是___________(填序号),原因是___________。
17.无水氯化铝是有机化工常用的催化剂,178℃时升华,极易潮解。某化学兴趣小组设计下列不同实验方案制取无水氯化铝。
(实验1)利用置换反应制备少量无水氯化铝,实验装置如图:
(1)若a、b、B三装置中的试剂均为酸的浓溶液。为了均匀、缓慢产生气体,将a中液体逐滴加入b中。则a、b、B三个装置中的试剂依次为___________、___________、___________。
(2)实验时,检验装置气密性后,向D装置的曲颈瓶中加入铝箔,连接好装置,接下来有关、的操作是___________,然后加热D装置。
(3)F中干燥管内碱石灰的作用是___________。
(实验2)仍采用上述装置,将D中固体改用氯化铝晶体()来制备无水氯化铝。
(4)此实验仍需通入气体的原因是___________。
(5)通过实验发现,得到的物质是碱式氯化铝[化学式为],测定实验所得产物氯元素的含量,从而确定产物中羟基(-)的含量,实验步骤如下:
i.称取产品置于烧杯中,充分溶解;
ii.加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液,充分反应后,过滤;
iii.洗涤沉淀,干燥至恒重,称得沉淀质量为。
①若步骤iii的操作中未洗涤、干燥沉淀,将导致测得的羟基(-)含量___________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
②若测得,,则所得产品中值为___________。
18.某同学用下列装置(固定、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨气和氧气制取的实验探究;
回答下列问题:
(1)若用装置①制取NH3,其反应的化学方程式为________;
(2)若要测定生成的NH3的体积,则必须选择的装置是________ (填装置序号),若装置中所盛试剂是水,应该怎样处理__________。
(3)若用装置②制取并收集干燥的NH3,烧瓶内装的试剂是_____,证明氨气已收集满的操作是____。
(4)某学生想用Na2O2和水反应来制取氧气,则反应装置选用______(填图中的序号,下同),若排气法收集氧气,装置选用_______。
(5)若装置③集满氧气,用这瓶氧气进行实验,为了将氧气尽可能的排出,水从_____口进入。
(6)若用下列各种试剂组合(其他条件相同)进行制取氨气的对比实验,测出氨气的体积(标准状况)如下表:
从表中数据分析,实验室制氨气的产率最高的是________;其原因可能是___________。
19.FeCl2是一种常用的还原剂、媒染剂。某化学实验小组在实验室里用如下两种方法来制备无水FeCl2。有关物质的性质如下:
(1)用H2还原无水FeCl3制取FeCl2。有关装置如下:
①H2还原无水FeCl3制取FeCl2的化学方程式为_____________。
②按气流由左到右的方向,上述仪器的连接顺序为_________(填字母,装置可多次使用);C中盛放的试剂是_____________。
③该制备装置的缺点为________________。
(2)利用反应2FeCl3+C6H5Cl→2FeCl2+C6H4Cl2+HCl↑,制取无水FeCl2并测定FeCl3的转化率。按下图装置,在三颈烧瓶中放入32.5g无水氯化铁和过量的氯苯,控制反应温度在一定范围加热3h,冷却、分离提纯得到粗产品。
①仪器a的名称是__________。
②反应结束后,冷却实验装置A,将三颈烧瓶内物质倒出,经过滤、洗涤、干燥后,得到粗产品。洗涤所用的试剂可以是____,回收滤液中C6H5C1的操作方法是______。
③反应后将锥形瓶中溶液配成250mL,量取25.00mL所配溶液,用0.40ml/LNaOH溶液滴定,终点时消耗NaOH溶液为19.60 mL,则氯化铁的转化率为__________。
④为了减少实验误差,在制取无水FeCl2过程中应采取的措施有:________(写出一点即可)。
气体
试剂
制备装置
收集方法
A
和浓盐酸
b
e
B
Cu和稀硫酸
b
c
C
NO
Cu和稀硝酸
b
c
D
和
a
d
选项
①
②
③
④
A
盐酸
锌粉
水
浓硫酸
B
盐酸
硫化亚铁
水
浓硫酸
C
盐酸
二氧化锰
食盐水
五氧化二磷
D
盐酸
大理石
水
氧化钙
编号
气体
a
b
c
A
NH3
浓氨水
固体氢氧化钠
浓硫酸
B
CO2
盐酸
碳酸钙
饱和NaHCO3溶液
C
Cl2
浓盐酸
二氧化锰
浓硫酸
D
NO2
浓硝酸
铜屑
NaOH溶液
选项
a中的物质
b中的物质
实验目的、试剂和操作
实验目的
c中的物质
进气方向
A
浓氨水
碱石灰
收集氨气
饱和NH4Cl溶液
N→M
B
稀硝酸
Cu
收集NO
水
N→M
C
浓硝酸
Na2SO3
检验SO2的漂白性
品红溶液
M→N
D
浓盐酸
MnO2
检验Cl2的氧化性
Na2S溶液
M→N
A
B
C
D
制纯碱
制NH3
制SO2
制取乙烯
A
B
C
D
名称
加热高锰酸钾制取氧气
制取并收集氨气
铜与浓硫酸反应制取SO2
铁粉与高温下的水蒸气反应
装置
作用
防止高锰酸钾颗粒进入导气管,造成堵塞
吸收过量的氨气,防止氨气泄漏到空气中
吸收过量的二氧化硫,防止二氧化硫污染空气
提供水蒸气
实验序号
检验试剂和反应条件
现象
结论
①
酸性KMnO4溶液
紫红色褪去
产物含有乙醛
②
新制Cu(OH)2,加热
生成砖红色沉淀
产物含有乙醛
③
微红色含酚酞的NaOH溶液
微红色褪去
产物可能含有乙酸
C6H5Cl(氯苯)
C6H4Cl2(二氯苯)
FeCl3
FeCl2
溶解性
不溶于水,易溶于苯、乙醇
不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯,
易溶于乙醇,易吸水
熔点/℃
-45
53
易升华
沸点/℃
132
173
参考答案
1.D
【详解】
A.和浓盐酸反应需要固液加热装置,b中无加热装置,故A错误;
B.Cu和稀H2SO4不发生化学反应,故B错误;
C.Cu稀HNO3生成NO,会和空气反应生成NO2,不能用排空气法收集,故C错误;
D.和为固固加热,选用a做发生装置,氨气的密度比空气小,选向下排空气法,收集装置选d,故D正确;
故选:D。
2.C
【详解】
A.干燥氯气应该长管进短管出,A错误;
B.稀释浓硫酸时应该浓硫酸注入水中,以防硫酸溶解时放出大量的热,造成溶液飞溅,发生危险,B错误;
C.实验室制取氨气,试管口略向下倾斜,采取向下排空气法收集,C正确;
D.氢氧化钠溶液显碱性,易与玻璃中的二氧化硅反应,应该放在碱式滴定管中,图中为酸式滴定管,D错误;
答案选C。
3.A
【详解】
A.Fe与盐酸反应产生H2气体,即Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,H2中HCl用水除去,用浓H2SO4干燥H2,故A正确;
B.FeS与盐酸反应产生H2S气体,即FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑,用水除HCl时,H2S也溶于水,且H2S会与浓H2SO4发生氧化还原反应,不能用浓H2SO4干燥H2S,故B错误;
C.MnO2与浓盐酸反应产生Cl2气体,该反应需要加热,缺加热装置,且装置④不能装固体除杂,故C错误;
D.CaCO3与盐酸反应产生CO2气体,即CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O,用水除去CO2中HCl,但装置④不能装固体除杂,故D错误;
答案为A。
4.D
【详解】
A.实验时应先打开K,再通入,将装置中的空气排净后,加浓硫酸,故A正确;
B.ClO2易爆炸,通的主要目的是稀释并使生成的进入后续装置,故B正确;
C.装置②为安全瓶,可起到缓冲气流并防止倒吸的作用,故C正确;
D.根据反应的化学方程式可知,为还原产物,为氧化产物,故D项错误;
故答案选D。
5.D
【详解】
A.根据一定时间内生成气体的体积,可测定化学反应速率,但缺少测定时间变化的仪器,如秒表,故A错误;
B.装置②可制取HCl,但尾气吸收装置不能将导管插入液面以下,会发生倒吸,故B错误;
C.装置③可用碱性干燥剂吸收水和二氧化碳,氯化钙和氨气能发生络合反应,不能用氯化钙干燥,故C错误;
D.在食盐水中铁发生吸氧腐蚀,在醋酸中发生析氢腐蚀,U形管内左端红墨水上升,右端红墨水下降,故D正确。
故选D。
6.B
【详解】
A.浓氨水滴入到固体NaOH中,由于NaOH溶于水,放出大量的热量,氨水受热分解产生氨气,但浓硫酸能和氨气反应生成硫酸铵,所以不能用浓硫酸干燥,应该用碱石灰干燥氨气,故A错误;
B.盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳,盐酸有挥发性,所以生成的二氧化碳中有氯化氢,氯化氢和碳酸氢钠反应生成二氧化碳,饱和的碳酸氢钠和二氧化碳不反应,所以可用饱和碳酸氢钠洗气,二氧化碳的密度大于空气的密度,所以可用向上排空气法收集,故B正确;
C.二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气需要加热,即MnO2+4HClMnCl2+Cl2↑+2H2O,所以该装置不能得到氯气,故C错误;
D.铜和浓硝酸反应生成二氧化氮,浓硝酸有挥发性,所以二氧化氮中有硝酸,硝酸能和NaOH反应,二氧化氮和NaOH也反应,所以不能用氢氧化钠洗气,故D错误;
答案为B。
7.A
【详解】
A.铜与稀硝酸反应产生的NO不溶于水,可用排水法收集,A项正确;
B.NaHCO3与HCl反应产生CO2,会引入新杂质,B项错误;
C.Na2CO3溶液与CH3COOCH2CH3不互溶,应用分液法分离,C项错误;
D.CH3CH2OH与CH3COOCH2CH3互溶,不可用分液法分离,D项错误;
故选A。
8.D
【分析】
稀硝酸与铜反应生成一氧化氮,一氧化氮能够被氧气氧化,因此实验前需要通入氮气,排尽装置中的空气,硝酸具有挥发性,生成的一氧化氮中混有少量硝酸蒸气,可以通过水吸收后再干燥,干燥的一氧化氮在装置H中与铜反应,未反应的NO可以利用硫酸亚铁溶液检验。
【详解】
A.由以上分析可知,装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液,A项正确;
B.NO和Cu反应,铜被氧化为CuO,所以若观察到装置H中红色粉末变黑色,则NO与Cu发生了反应,B项正确;
C.实验结束后,为了防止倒吸,需要先熄灭酒精灯,再关闭分液漏斗的活塞,C项正确;
D.由于FeSO4+NO⇌ [Fe(NO)]SO4(棕色)为可逆反应,装置J收集的气体中可能含有NO,D项错误;
故选D。
9.B
【详解】
A.氨气能够溶于饱和NH4Cl溶液,不能用排饱和NH4Cl溶液收集氨气,故A错误;
B.Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜、水和NO,NO难溶于水水,可用排水法收集,图示药品、装置均合理,故B正确;
C.浓硝酸将Na2SO3氧化成Na2SO4,不会生成SO2,无法用品红溶液检验SO2的漂白性,故C错误;
D.MnO2与浓盐酸反应生成氯气需要加热,缺少加热装置,无法制取氯气,故D错误;
故选B。
10.C
【详解】
A.浓硫酸与铜反应制取二氧化硫需加热,则图甲能实现,故A不选;
B.二氧化硫能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,从而使酸性高锰酸钾溶液褪色,则图乙可实现,故B不选;
C.二氧化硫为酸性氧化物,能与碱反应生成盐和水,所以二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色,则未体现其漂白性,故丙图不能达到实验目的,故选C;
D.为防止二氧化硫与氢氧化钠溶液反应发生倒吸现象,则应链接倒扣漏斗或者其他防倒吸装置来对二氧化硫进行尾气处理,则丁图能实现实验目的,故D不选;
答案选C
11.C
【详解】
A.纯碱的化学式为Na2CO3,碳酸氢钠受热分解的方程式为:2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑,反应有水蒸气生成,故在试管中加热碳酸氢钠时试管口应略微向下倾斜,防止冷凝的水倒流炸裂试管。图中试管口是向上的,故A错误;
B.石灰石的化学式为: CaCO3, 浓氨水与石灰石不反应,因此无法制取氨气,故B错误;
C.铜与浓硫酸在加热的条件下可以反应生成二氧化硫,反应方程式为Cu+ 2H2SO4(浓)CuSO4+ 2H2O + SO2↑,图中用了酒精灯进行加热,酸也为浓硫酸,故C正确;
D.实验室制取乙烯的反应原理为: ,该反应用到的药品有乙醇和浓流酸,用到的装置为液液加热装置,加入碎瓷片的目的是防止暴沸。乙醇发生消去反应生成乙烯的反应中,温度必须控制在170,温度计的作用是控制反应温度在170,而图中缺少温度计,故D错误;
故答案:C。
12.B
【详解】
A.加热高锰酸钾制取氧气时,在导管口塞上棉花可以防止高锰酸钾颗粒进入导气管,造成堵塞,故A正确;
B.该实验中棉花的作用是防止空气在试管口形成对流,以提高所收集的氨气的纯度,若要吸收氨气则需要用湿棉花,故B错误;
C.浸有碱液的棉花可以吸收过量的二氧化硫,防止二氧化硫污染空气,故C正确;
D.红热的铁粉与水蒸气在高温下可以反应,所以湿棉花可以提供水蒸气,故D正确;
答案选B。
13.B
【分析】
H2还原WO3制备金属W,装置Q用于制备氢气,因盐酸易挥发,则①、②、③应分别用于除去HCl、氧气和水,得到干燥的氢气与WO3在加热条件下制备W,实验结束后应先停止加热再停止通入氢气,以避免W被重新氧化,以此解答该题。
【详解】
A.气体从焦性没食子酸溶液中逸出,得到的氢气混有水蒸气,应最后通过浓硫酸干燥,故A错误;
B.点燃酒精灯进行加热前,应检验氢气的纯度,以避免不纯的氢气发生爆炸,可点燃气体,通过声音判断气体浓度,声音越尖锐,氢气的纯度越低,故B正确;
C.实验结束后应先停止加热再停止通入氢气,使W处在氢气的氛围中冷却,以避免W被重新氧化,故C错误;
D.二氧化锰与浓盐酸需在加热条件下反应,而启普发生器不能加热,故D错误。
答案选B。
14.D
【分析】
盐酸与锌反应生成氢气,由于盐酸具有挥发性,制取的氢气中含有氯化氢和水蒸气,故通过装置乙中的氢氧化钠溶液除去氯化氢杂质,在通过装置丙中的浓硫酸干燥除去水蒸气,干燥的氢气通入管式炉中一段时间后,对管式炉尾部流出的气体先验纯,再对管式炉进行加热,让氢气与NaBO2、SiO2和Na固体混合物在500℃条件下反应制备NaBH4,反应方程式为:NaBO2+2SiO2+4Na+2H2NaBH4+2Na2SiO3,据此分析解答。
【详解】
A.装置甲为块状固体与液体不加热反应制气体的装置,可以看做启普发生器的简易装置,实验室用大理石或石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳,用硫化亚铁固体与稀盐酸或稀硫酸反应制取硫化氢,都属于块状固体与液体不加热反应制气体,装置甲可以用于制取CO2、H2S,故A正确;
B.根据分析装置乙、丙分别用于除去氢气中混有的氯化氢和水蒸气,NaOH溶液可与氯化氢反应,浓硫酸具有吸水性,故B正确;
C.氢气通入管式炉中与NaBO2、SiO2和Na固体混合物在500℃条件下反应制备NaBH4,高温下,管式炉中若含有空气,氢气与氧气反应会引发爆炸,则管式炉加热之前应收集装置尾部气体并验纯,故C正确;
D.根据分析,管式炉中发生的反应化学方程式为:NaBO2+2SiO2+4Na+2H2NaBH4+2Na2SiO3,NaBH4中B为+3价,则H为-1价,将反应后混合物加水溶解后,NaBH4可与水发生反应:NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑,无法做到NaBH4提纯,故D错误;
答案选D。
15.B
【分析】
B中稀硫酸和锌反应生成H2,H2进入C中,C中压强增加,把C中的硫酸和硫酸铜混合溶液挤压到D中,D中Zn和硫酸铜、硫酸反应生成Cu和H2,H2进入E中,E中压强增加,把E中的硫酸铜溶液挤压到F中,Cu2+和氨水生成蓝色Cu( OH)2沉淀,但随后转化为可溶性的[Cu(NH3)4]2+ ,被挤入到G中,促使H2O2分解,H2O2分解生成的O2进入H中和过量H2S溶液反应,生成淡黄色的S沉淀,挥发出的H2S气体被NaOH溶液吸收,避免污染空气。
【详解】
A.该实验是通过改变装置内气压引发后续反应,在装置气密性良好的前提下才能进行,A正确;
B.由于铜离子的氧化性强于氢离子,故锌先和铜离子发生反应而生成铜,铜离子反应后才可以和氢离子反应放出氢气,所以刚开始没有氢气产生,故D中生成氢气的反应速率不一定大于B,B错误;
C.B中稀硫酸和锌反应生成H2,压强增加,在A和B之间增设了导管a,其作用是平衡A和B内气压,使稀硫酸顺利流下,C正确;
D.根据分析可知G中生成的O2进入H中和过量H2S溶液反应,生成淡黄色的沉淀,则发生了反应:2H2S+ O2=2S↓+2H2O,此反应中O2为氧化剂,S为氧化产物,根据氧化还原反应强弱规律,氧化性:氧化剂>氧化产物,即氧化性:故O2>S,根据单质的氧化性越强,元素的非金属性越强,所以非金属性O>S,D正确。
答案选B。
【点睛】
本题利用压强的变化引发了后续反应,如若装置气密性不好,则不能引发后面的反应,所以该实验成功的关键是整套装置的气密性良好;本题难点是在B选择,虽然形成原电池能加快反应速率,但是要考虑谁先反应的问题,锌与铜离子反应时是没有氢气产生的。
16.
(1)分液漏斗 锥形瓶
(2) 刚好没过MnO2固体 试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中,与MnO2分离
(3) 液面上升 打开弹簧夹K2
(4)ab
(5)
(6) ① 乙醇也能使酸性KMnO4溶液褪色
【分析】
用双氧水和催化剂制取氧气。制得的氧气经干燥后进入盛有乙醇的圆底烧瓶中,和热的乙醇一起进入硬质玻璃管中,在铜的催化作用下发生乙醇的催化氧化反应生成乙醛。生成的乙醛进入试管中,被冷凝收集。
(1)
根据仪器构造可知,甲装置中主要仪器的名称为分液漏斗和锥形瓶;
(2)
乙装置是启普发生器的简易装置,可以随时控制反应的发生和停止。用粘合剂将MnO2制成团,放在多孔塑料片上,连接好装置,气密性良好后打开活塞K1,经长颈漏斗向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至刚好没过MnO2固体,此时可以产生氧气,氧气通过导管导出。欲使反应停止,关闭活塞K1,此时由于气体还在产生,使容器内压强增大,可观察到试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中,与MnO2分离;
(3)
丙装置用圆底烧瓶盛装H2O2溶液,可用于制备较多O2,催化剂铂丝可上下移动可以控制反应速率。制备过程中如果体系内压强过大,H2O2溶液会被压入安全管中,可观察到安全管中液面上升,圆底烧瓶中液面下降。此时可以将铂丝抽离H2O2溶液,使反应速率减慢,还可以打开弹簧夹K2,使烧瓶内压强降低;
(4)
a.催化剂铂丝可上下移动可以控制制备反应的开始和结束,a正确;
b.催化剂与液体接触的面积越大,反应速率越快,可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反应的速率,b正确;
c.丙装置用圆底烧瓶盛装H2O2溶液,与乙装置相比,可用于制备较多O2,但产物中的O2含量和杂质种类和乙中没有区别,c错误;
故选ab;
(5)
氧气可以用浓硫酸干燥,所以可以用一个洗气瓶,里面盛装浓硫酸干燥氧气,如图;
(6)
实验①不合理,因为乙醇有挥发性,会混入生成的乙醛中,乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以酸性高锰酸钾溶液褪色不能证明产物中含有乙醛。
17.浓硫酸 浓盐酸 浓硫酸 关闭,打开 吸收过量的气体,防止空气中的水蒸气进入E中 抑制水解,同时带走水蒸气 偏低 4
【详解】
(1)若a、b、B三装置中的试剂均为酸的浓溶液,实验原理为浓硫酸滴入浓盐酸中,促进浓盐酸挥发出氯化氢气体,因为无水氯化铝178℃时升华,极易潮解,所以氯化氢气体必须是干燥的,经过浓硫酸干燥,即a、b、B三个装置中的试剂依次为浓硫酸、浓盐酸、浓硫酸;
(2)实验时,检验装置气密性后,向D装置的曲颈瓶中加入铝箔,连接好装置,先关闭,打开,用HCl气体将装置中空气排尽后加热D装置,使产生的氯化氢进入D中与铝反应。
(3)由于HCl有毒,氯化铝极易潮解,故F中干燥管内碱石灰的作用是吸收过量的气体,防止空气中的水蒸气进入E中;
(4)氯化铝水解显酸性,通入气体可以抑制水解,同时带走水蒸气。
(5)①若步骤iii的操作中未洗涤、干燥沉淀,则生成氯化银的质量增大,将导致测得的羟基(-)含量偏低;
②氯化银的质量m2 =14.35,则氯原子的物质的量为=0.1ml,因为m1=9.65g, 则有,解n=4。
18.2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑ ③⑦ 加入不能溶解NH3且稳定不挥发的溶剂(例如浮在水面的植物油等) CaO或(NaOH或碱石灰) 用湿润的红色石蕊试纸靠近管口,若试纸变蓝则证明已收集满 ② ⑧ a ⑥ ③中生成的CaCl2可以吸收一部分氨气,而⑥中生成的CaSO4有吸水作用,有利于氨气逸出
【详解】
(1)该装置适用于加热固体制取气体,所以可以用加热氯化铵和氢氧化钙制取氨气,反应化学方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑;故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑;
(2)要测定氨气的体积,可以采用排液体的方法测量,所以应选择③⑦,若装置中所盛试剂是水,应该加入不能溶解NH3且稳定不挥发的溶剂,例如苯、植物油等;故答案为:③⑦;加入不能溶解NH3且稳定不挥发的溶剂,例如苯、植物油等;
(3)浓氨水易挥发,浓氨水滴入到生石灰,与水反应生成氢氧化钙,放出大量的热,能够促进氨水的挥发,可以用来制备氨气,氨气为碱性气体,遇到湿润的红色石蕊试纸变蓝,据此可以检验氨气是否收集满;故答案为:CaO或(NaOH或碱石灰);用湿润的红色石蕊试纸靠近管口,若试纸变蓝则证明已收集满;
(4)用Na2O2和水反应来制取氧气,属于固体+液体不需要加热制备气体,应该选用装置②,氧气的密度比空气大,若用排气法收集氧气,则选用装置⑧;故答案为:②;⑧;
(5)装置③集满氧气,用这瓶氧气进行实验,为了将氧气尽可能的排出,水从长口进入,故从a口进入,故答案为:a;
(6)依据氮元素守恒计算生成氨气物质的量,5.4gNH4Cl物质的量==0.1ml,5.4g(NH4)2SO4物质的量==0.04ml,结合产率=×100%计算分析:
①Ca(OH)2、NH4Cl反应实验室制氨气的产率=×100%=60%;
②NaOH、NH4Cl反应实验室制氨气的产率=×100%=70%;
③CaO、NH4Cl反应实验室制氨气的产率=×100%=80%;
④Ca(OH)2、(NH4)2SO4反应实验室制氨气的产率=×100%=76%;
⑤NaOH、(NH4)2SO4,反应实验室制氨气的产率=×100%=87%;
⑥CaO、(NH4)2SO4,反应实验室制氨气的产率=×100%=97.8%;
所以生成氨气的产率最高的是⑥,原因是因为③中生成的CaCl2可以吸收一部分氨气,而⑥中生成的CaSO4有吸水作用,有利于氨气逸出,所以用CaO和(NH4)2SO4反应产率最高。
【点睛】
本题考查了氨气制备方法,装置和原理的分析应用,反应过程中产率的计算判断和原因分析,熟悉氨气制备原理和氨气的性质是解题关键。
19.H2+2FeCl32FeCl2+2HCl BACDCE(或BCDCE) 碱石灰 氯化铁易升华导致导管易堵塞 球形冷凝管 苯 蒸馏滤液,并收集沸点132℃的馏分 78.4% 反应开始前先通N2一段时间,反应完成后继续通N2一段时间;在装置A和B之间连接一个装有无水氯化钙(或P2O5或硅胶)的球形干燥管
【分析】
(1)①②用H2还原无水FeCl3制取无水FeCl2,B装置用锌和稀盐酸制备H2,A装置用来除去氢气中的氯化氢,C装置用来干燥氢气,可以盛放碱石灰,D装置H2还原FeCl3,再用C装置吸收反应产生的HCl,最后用E点燃处理未反应的氢气;
③该制备装置的缺点为FeCl3固体易升华,蒸气遇冷发生凝华分析;
(2)①根据仪器结构判断其名称;
②三颈瓶内物质为氯化亚铁、C6H5Cl、C6H4Cl2等,冷却实验装置A,将三颈烧瓶内物质倒出,经过滤、洗涤、干燥后得到粗产品,根据物质的熔沸点和溶解性可知,可以用苯洗涤;根据滤液中各种物质沸点的不同对滤液进行蒸馏可回收C6H5Cl,据此答题;
③根据消耗的NaOH计算反应生成的HCl,结合方程式2FeCl3+C6H5Cl→2FeCl2+C6H4Cl2+HCl↑计算转化的FeCl3,最终计算FeCl3的转化率;
④FeCl3、FeCl2易吸水,反应产生的HCl会在容器内滞留。
【详解】
(1)①H2具有还原性,可以还原无水FeCl3制取FeCl2,同时产生HCl,反应的化学方程式为H2+2FeCl32FeCl2+2HCl;
②用H2还原无水FeCl3制取无水FeCl2,装置连接顺序:首先是使用B装置,用锌和稀盐酸制备H2,所制H2中混有HCl和H2O(g),再用A装置用来除去氢气中的氯化氢,然后用C装置干燥氢气,C装置中盛放碱石灰,再使用D装置使H2还原FeCl3,反应产生的HCl气体用C装置的碱石灰来吸收,未反应的H2通过装置E点燃处理,故按照气流从左到右的顺序为BACDCE;也可以先使用B装置制取H2,然后通过C的碱石灰除去氢气中的杂质HCl、水蒸气,然后通过D发生化学反应制取FeCl2,再用碱石灰吸收反应产生的HCl,最后通过点燃处理未反应的H2,故按照装置使用的先后顺序也可以是BCDCE;
C中盛放的试剂是碱石灰,是碱性干燥剂,可以吸收HCl或水蒸气;
③该制备装置的缺点为FeCl3固体易升华,蒸气遇冷发生凝华,导致导气管发生堵塞;
(2)①根据图示装置中仪器a的结构可知该仪器名称为球形冷凝管;
②三颈瓶内物质为氯化亚铁、C6H5Cl、C6H4Cl2等,冷却实验装置A,将三颈烧瓶内物质倒出,经过滤、洗涤、干燥后得到粗产品,根据物质的熔沸点和溶解性可知,C6H5Cl、C6H4Cl2容易溶解在苯、乙醇中,不溶于水,而FeCl3、FeCl2易溶于水、乙醇,难溶于苯,所以洗涤时洗涤剂用苯;根据滤液中C6H5Cl、C6H4Cl2这两种物质沸点的不同,对滤液进行蒸馏,并收集沸点132℃的馏分,可回收C6H5Cl;
③n(HCl)=n(NaOH)=0.40ml/L×0.0196L×=0.0784ml,根据反应2FeCl3+C6H5Cl→2FeCl2+C6H4Cl2+HCl↑,反应的FeCl3的物质的量为n(FeCl3)反应=2n(HCl)= 0.0784ml×2=0.1568ml,n(FeCl3)总=32.5g÷162.5g/ml=0.2ml,所以氯化铁转化率为×100%=78.4%;
④FeCl3、FeCl2易吸水,为防止B装置中的水蒸气进入A装置,导致FeCl2等吸水而变质,可以在装置A和B之间连接一个装有无水氯化钙(或P2O5或硅胶)的球形干燥管;同时为防止FeCl3、FeCl2与装置内空气中的水蒸气、O2等反应,同时避免反应产生的HCl气体会在容器内滞留,可以反应开始前先通N2一段时间排尽装置中空气,反应完成后继续通N2一段时间将反应生成的HCl全部排入锥形瓶中。
【点睛】
本题考查实验室制备氯化亚铁的知识,注意把握实验操作基本原理,把握题给信息,掌握实验操作方法,学习中注意积累,为了减小误差制取无水FeCl2,要排除装置中空气引起的误差或HCl气体在容器内滞留引起的误差。
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