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2024高考化学一轮复习讲义（步步高版）第4章 第25讲 常见气体的实验室制备、净化和收集
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这是一份2024高考化学一轮复习讲义（步步高版）第4章 第25讲 常见气体的实验室制备、净化和收集，共19页。
1．气体制备实验的基本思路
2．重要气体的发生装置
依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类：
(1)固体＋固体eq \(――→,\s\up7(△))气体
制备气体：O2、NH3、CH4等。
(2)固体＋液体(或液体＋液体)eq \(――→,\s\up7(△))气体
制备气体：Cl2、C2H4等。
(3)固体＋液体(不加热)―→气体
制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体。
3．常见气体典型制备装置举例
(1)Cl2的实验室制备
(2)SO2的实验室制备
(3)NH3的实验室制备
4．气体的除杂方法
(1)除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。
除杂原则：①不损失主体气体；②不引入新的杂质气体；③在密闭装置内进行；④先除易除的杂质气体。
(2)气体干燥净化装置
当CO2中混有O2杂质时，应选用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ装置除O2，除杂试剂是Cu粉。
5．气体的收集方法
6.集气装置的创新——排液集气装置
(1)装置(Ⅰ)从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2等。若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体。
①饱和食盐水——收集Cl2。
②饱和NaHCO3溶液——收集CO2。
③饱和NaHS溶液——收集H2S。
④四氯化碳——收集HCl或NH3。
(2)装置(Ⅱ)储气式集气。气体从橡胶管进入，可将水由A瓶排入B瓶，在A瓶中收集到气体。
7．尾气处理的原因、方法及装置
(1)原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。
(2)处理方法：一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。
(3)尾气处理装置(见下图a、b、c)
①实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。
②制取CO时，尾气的处理可采用a、c装置。
③制取H2时，尾气的处理可采用a、c装置。
8．防倒吸装置
1．判断下列试剂使用是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
2．判断下列气体的吸收或收集方法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
一、气体的制备、净化和收集
1．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)，其中能完成相应实验目的的是( )
答案 A
解析 稀硝酸和Cu反应生成NO，NO不溶于水，不与水反应，用排水法收集NO，进气方向是N→M，故A符合题意；浓硝酸具有强氧化性，与Na2SO3反应生成硫酸盐和NO2气体，因此无法检验SO2的氧化性，故B不符合题意；由于氨气极易溶于水，因此氨气溶于饱和NH4Cl溶液，不能用排饱和NH4Cl溶液的方法来收集氨气，故C不符合题意；二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应，而该实验没有加热装置，因此不能产生氯气，故D不符合题意。
2．根据实验目的设计的如下装置的连接中，正确的是( )
A．制备收集C2H4：连接a→c→g
B．制备收集NO：连接b→c→e→d
C．制备收集NH3：连接b→d→e→c
D．制备收集Cl2：连接a→f→c→e→d
答案 D
解析 制备C2H4没有控制温度的温度计，A错误；NO与O2反应，不能用排空气法收集，B错误；浓硫酸吸收多余的NH3，易发生倒吸，C错误；饱和食盐水除去HCl气体，浓硫酸吸收水蒸气，碱石灰吸收多余的Cl2，D正确。
二、和气体制备有关的组合装置分析与应用
3．制备适量SO2，利用如图装置设计实验比较H2SO3、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱，并探究SO2的化学性质，下列说法错误的是( )
A．试剂Y是品红溶液，用来检验产物是SO2
B．试剂Z是NaOH溶液，用来处理尾气
C．溴水褪色，证明SO2具有还原性
D．试剂X可以是酸性高锰酸钾溶液
答案 A
解析 由图可知，打开a、关闭b时，SO2与碳酸钠溶液反应生成CO2，试剂X为酸性高锰酸钾溶液，可除去过量的SO2，试剂Y为品红溶液，可检验SO2是否除尽，然后CO2与硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀，可比较二者酸性强弱；关闭a、打开b时，二氧化硫与溴水发生氧化还原反应生成硫酸和HBr，反应中二氧化硫作还原剂，具有还原性，试剂Z为NaOH溶液，在反应中可用于吸收尾气，以此解答。
4．碳酸镧[La2(CO3)3]可用于治疗终末期肾病患者的高磷酸盐血症，其制备反应的化学方程式为2LaCl3＋6NH4HCO3===La2(CO3)3↓＋6NH4Cl＋3CO2↑＋3H2O。某化学兴趣小组利用如图所示装置模拟制备碳酸镧。下列说法错误的是( )
A．导管的连接顺序为f→a→b→d，e←c
B．X中盛放的试剂是饱和NaHCO3溶液
C．球形干燥管的作用为防倒吸
D．Z中通入气体的方式是先通入足量CO2，后通入过量的NH3
答案 D
解析 由装置可知，W中制备二氧化碳，X除去HCl，Y中制备氨气，在Z中制备碳酸镧。则制备碳酸镧实验流程中导管从左向右的连接顺序为f→a→b→d，e←c，故A正确；X中盛放的试剂是饱和NaHCO3溶液，其作用为吸收挥发的HCl，故B正确；氨气极易溶于水，球形干燥管的作用为防倒吸，故C正确；Z中应先通入NH3，后通入过量的CO2。
5．Ca3N2是一种极易潮解的试剂。某小组利用氨气与钙反应制备氮化钙。下列说法错误的是( )
A．装置D中球形干燥管的作用是防止倒吸
B．C中硬质玻璃管中发生反应：3Ca＋2NH3eq \(=====,\s\up7(△))Ca3N2＋3H2
C．实验过程中，先启动装置A处反应，一段时间后再点燃装置C处酒精灯
D．从产品纯度考虑，装置C、D之间应该增加E装置
答案 D
解析 氨气易溶于水、极易与酸反应，装置D中球形干燥管的作用是防止倒吸，故A正确；C中硬质玻璃管中NH3和Ca反应生成Ca3N2和H2，故B正确；实验过程中，先启动装置A处反应，排尽装置中的空气，一段时间后再点燃装置C处酒精灯，故C正确；装置E中氯化钙带有结晶水，失去吸水作用，故D错误。
1．(2022·北京，10)利用如图所示装置(夹持装置略)进行实验，b中现象不能证明a中产物生成的是( )
答案 A
解析 浓硝酸具有挥发性，挥发出的硝酸也能与碘化钾溶液反应生成碘，则淀粉-KI溶液变蓝色不能说明浓硝酸分解生成二氧化氮，故A符合题意；铜与浓硫酸共热反应生成的二氧化硫有漂白性，使品红溶液褪色，故B不符合题意；浓氢氧化钠溶液与氯化铵溶液共热反应生成氨气，使酚酞溶液变红，故C不符合题意；乙醇具有挥发性，挥发出的乙醇不与溴水反应，溴水褪色则说明2-溴丙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热发生消去反应生成了丙烯，故D不符合题意。
2．(2022·山东，11)某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液。下列物质组合不符合要求的是( )
答案 A
解析 通入CO2气体依次发生反应：CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3、CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，由于在相同温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，最终瓶中仍有白色晶体析出，不会得到澄清溶液，A项选；通入Cl2，发生反应：Cl2＋2FeCl2===2FeCl3、2FeCl3＋Fe===3FeCl2，最终Fe消失得到澄清溶液，B项不选；通入HCl，NOeq \\al(－,3)在酸性条件下会表现强氧化性，发生离子反应：3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，最终Cu消失得到澄清溶液，C项不选；AgCl在水中存在溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，通入NH3后，Ag＋与NH3结合生成[Ag(NH3)2]＋，促使溶解平衡正向移动，最终AgCl消失得到澄清溶液，D项不选。
3．(2021·北京，5)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( )
答案 B
4．(2021·海南，3)用如图装置制取干燥的气体(a、b表示加入的试剂)，能实现的是( )
答案 B
解析 H2S与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸干燥H2S，故A错误；发生反应：2H2O2eq \(=====,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑，浓硫酸可以干燥氧气，故B正确；铁片遇浓硝酸常温下发生钝化，故不能制取二氧化氮气体，故C错误；氨气与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸干燥氨气，故D错误。
5．(2021·全国乙卷，8)在实验室采用如图装置制备气体，合理的是( )
答案 C
解析 氨气的密度比空气小，不能用向上排空气法收集，故A错误；二氧化锰与浓盐酸共热制备氯气为固液加热反应，不能选用固固加热装置，故B错误；二氧化锰和氯酸钾共热制备氧气为固固加热的反应，氧气的密度大于空气，可选用向上排空气法收集，故C正确；氯化钠与浓硫酸共热制备HCl为固液加热反应，不能选用固固加热装置，故D错误。
6．(2017·全国卷Ⅰ,10)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
答案 B
解析 A项，气体从溶液中逸出易带出水蒸气，所以浓硫酸应放在③中，错误；B项，先通H2以排出空气，加热前应先检验H2的纯度，正确；C项，若先停止通H2，空气中的氧气有可能重新将W氧化，应先停止加热，再关闭活塞K，错误；D项，MnO2和浓盐酸反应制氯气需要加热，不能用启普发生器制备，错误。
课时精练
1．下列装置能达到实验目的的是( )
A．①④ B．②④ C．②③ D．①③
答案 C
解析 ①收集NH3的装置瓶口无棉花；②NH3不溶于CCl4，通入CCl4中不会产生倒吸，逸出的NH3又可被稀H2SO4吸收；③向长颈漏斗中加一定量的水，没过长颈漏斗的下端，关闭止水夹，再加一定量的水，液面停止在某一高度不下降，可说明装置气密性良好，反之，气密性不好；④CO2的密度比空气大，气体应长进短出。
2．利用图示装置进行实验，反应进行足够长时间后装置Ⅱ中实验现象正确的是( )
答案 D
解析 稀盐酸和二氧化锰不反应，装置Ⅱ中无明显现象，故A错误；浓氨水和氧化钙反应生成氨气，氨气与硫酸亚铁溶液反应生成Fe(OH)2白色沉淀，然后变为灰绿色，最终变为Fe(OH)3红褐色沉淀，故B错误；酯化反应需要加热，但图中没有加热装置，不能生成乙酸乙酯，故C错误；浓盐酸与碳酸钙反应生成CO2气体，且浓盐酸易挥发，CO2、HCl均与Na2CO3反应使溶液碱性减弱，观察到装置Ⅱ中溶液由红色最终变为无色，故D正确。
3．(2022·广州模拟)用如图装置制取气体(图中加热及气体收集装置均已略去；必要时可加热；a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂)。利用下列方案可得到干燥、纯净气体的是( )
答案 C
解析 浓盐酸与MnO2共热可制备Cl2，但NaOH溶液会与Cl2反应，应选用饱和食盐水除杂，且碱石灰不能干燥Cl2，故A错误；NH3极易溶于水，不能通入水中，故B错误；稀硝酸与铜反应生成NO，NO难溶于水，且不与P2O5反应，故可以用水除杂，用P2O5干燥，故C正确；稀硝酸与Zn反应生成NO，不生成H2，故D错误。
4．为证明铜丝与稀硝酸反应生成的气体确实是NO，某同学设计了一套装置(如图1所示)，下列有关该实验的叙述不正确的是( )
A．为保证实验效果，反应开始前，稀硝酸可加到与两侧胶塞相平的位置
B．利用该装置可控制反应随时停止或继续反应
C．生成的气体可利用图2装置来收集
D．长玻璃管的作用可防止稀硝酸溢出
答案 C
解析 反应开始前，稀硝酸加到与两侧胶塞相平的位置，目的是排出U形管中的空气，防止O2干扰实验，A正确；关闭活塞a，反应产生的气体可使铜丝与稀硝酸分离，反应停止，打开活塞a，稀硝酸与铜丝接触又发生反应，B正确；若用图2装置收集NO，应将广口瓶中长导管换成短导管，短导管换成长导管，C错误；关闭活塞a，U形管内压强增大，稀硝酸被压入长玻璃管，可防止稀硝酸溢出，D正确。
5．用如图所示装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差，实验测得m(H)∶m(O)>1∶8。下列对导致这一结果的原因分析中，一定错误的是( )
A．Ⅰ、Ⅱ装置之间缺少干燥装置
B．Ⅲ装置之后缺少干燥装置
C．Ⅱ装置中玻璃管内有水冷凝
D．CuO没有全部被还原
答案 D
解析 用H2还原CuO时，装置Ⅲ中CaCl2吸收的是生成的水，故U形管的质量差为生成的水的质量，装置Ⅱ中玻璃管通H2前后的质量差为反应时消耗CuO中氧的质量，即生成的水中氧元素的质量，而m(水)－m(氧)＝m(氢)。Zn和稀硫酸反应产生的H2不干燥[m(水)偏大]，装置Ⅲ后不加干燥装置，使Ⅲ中CaCl2吸收空气中的水分[m(水)偏大]，Ⅱ中玻璃管内有水冷凝[m(氧)偏小]，都会造成测得m(H)∶m(O)>1∶8。H2O的组成与CuO是否完全反应无关，只与通H2前后玻璃管的质量差和生成的水的质量有关。
6．(2022·晋中市高三模拟)某实验小组拟利用如图装置制取干燥的氮气。下列说法错误的是( )
A．装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为NaNO2＋NH4Cleq \(=====,\s\up7(△))NaCl＋N2↑＋2H2O
B．加热片刻后需要将酒精灯移开，说明该反应是放热反应
C．装置Ⅱ的作用是冷凝水蒸气
D．在装置Ⅲ末端收集纯净干燥的N2只能用向下排空气法
答案 D
解析 根据题中给出的反应物和生成物，结合原子守恒和得失电子守恒，可知装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为NaNO2＋NH4Cleq \(=====,\s\up7(△))NaCl＋N2↑＋2H2O，A项正确；因移开酒精灯后反应仍能进行，说明该反应是放热反应，B项正确；根据化学方程式可知产物中有水蒸气，为便于干燥，可用装置Ⅱ冷凝大部分水蒸气，再用装置Ⅲ进行干燥，C项正确；N2的密度与空气的密度相差不大，不能用排空气法收集，D项错误。
7．(2022·佛山市南海区高三模拟)在一定条件下，向Al2O3和过量C粉的混合物中通入纯净的氯气，可制得易水解的AlCl3，反应的化学方程式为Al2O3＋3Cl2＋3Ceq \(=====,\s\up7(高温))2AlCl3＋3CO，实验装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．装置a中反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
B．装置b、c中盛装的分别是饱和食盐水和浓硫酸
C．装置d、e之间应添加一个干燥装置
D．此实验的尾气，除氯气外都可直接排放到大气中
答案 D
解析 装置a为制取Cl2的装置，浓盐酸和二氧化锰在加热的条件下反应生成氯气，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，A项正确；b中盛装饱和食盐水，可用于除去氯化氢气体，c中盛装浓硫酸，起到干燥的作用，B项正确；氯化铝易水解，则应在装置d、e之间应添加一个干燥装置，防止装置e中的水进入装置d中，C项正确；尾气除氯气外还有CO，不能直接排放，D项错误。
8．已知：MnO2＋2NaBr＋2H2SO4eq \(=====,\s\up7(△))MnSO4＋Na2SO4＋Br2↑＋2H2O，实验室利用如图所示的装置制备溴苯(部分夹持及加热装置已略去)。下列说法正确的是( )
A．可用乙醇作洗涤剂除去溴苯中溶解的少量Br2
B．装置乙中进行水浴加热的目的是防止溴蒸气冷凝
C．装置丙中的铁丝主要用于搅拌，使反应物充分混合
D．装置丁中有淡黄色沉淀产生，证明苯与溴发生了取代反应
答案 B
解析 除去溴苯中的溴应用氢氧化钠溶液，A错误；溴蒸气容易液化，所以需要通过水浴加热来防止溴蒸气冷凝，B正确；装置丙为制取溴苯的发生装置，其中铁丝作该反应的催化剂，C错误；挥发的溴及生成的HBr均与硝酸银反应，则丁中有淡黄色沉淀产生，不能证明苯与溴发生了取代反应，D错误。
9．(2022·广州市天河中学模拟)高温下CaSO4和焦炭可发生反应：CaSO4＋Ceq \(――→,\s\up7(高温))CaS＋CaO＋气体产物。某化学兴趣小组设计了如图所示实验装置探究气体产物的成分。已知B、C、D、E、F装置中的试剂均为足量。
下列叙述错误的是( )
A．通入氮气可排尽装置中的空气，防止氧气的干扰，a管的作用是平衡气压
B．若实验后酸性KMnO4溶液的颜色变浅、pH增大，则气体产物中含有SO2
C．若实验后Ba(OH)2溶液中产生白色沉淀，则气体产物中含有CO2
D．若实验后E装置中黑色固体变红、F装置中溶液变浑浊，则气体产物中含有CO
答案 B
解析 如果不排尽装置中的空气，氧气与碳在高温下反应，会干扰气体产物的检验，a管可以起到平衡气压的作用，故A正确；酸性高锰酸钾溶液既要检验二氧化硫，又要除去二氧化硫，所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，反应的离子方程式为5SO2＋2MnOeq \\al(－,4)＋2H2O===5SOeq \\al(2－,4)＋2Mn2＋＋4H＋，反应后溶液中c(H＋)增大，pH减小，故B错误；C装置中产生的白色沉淀应为碳酸钡，据此可判断气体产物中含有CO2，故C正确；黑色氧化铜变为红色的铜，同时澄清石灰水变浑浊，说明气体产物中含有CO，故D正确。
10．(2022·重庆市第十一中高三模拟)“化学多米诺实验”即只需控制第一个反应，利用反应中气体产生的压力和虹吸作用原理，使若干化学实验依次发生。如图是一个“化学多米诺实验”，已知：Cu2＋＋4NH3·H2O===4H2O＋[Cu(NH3)4]2＋ (该反应产物可作为H2O2分解的催化剂)。下列有关分析错误的是( )
A．整套装置中一共只有3个氧化还原反应
B．为了保证实验成功，实验前必须检查整套装置的气密性
C．a的作用是平衡气压，便于稀硫酸顺利流下
D．I的作用是吸收挥发出的H2S气体
答案 A
解析 由实验装置图可知，装置B中锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应生成的氢气进入装置C中，使装置C中气体压强增大，将硫酸和少量硫酸铜的混合溶液压入装置D中，锌和混合溶液发生反应生成铜、硫酸锌和氢气，反应生成的氢气进入装置E中，使装置E中气体压强增大，将硫酸铜溶液压入装置F中，铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，当E中长导管的底端低于液面后，氢气进入装置F中，将反应生成的四氨合铜离子压入装置G中，在四氨合铜离子的催化作用下，过氧化氢分解生成氧气和水，反应生成的氧气进入装置H中，与过量的氢硫酸反应生成硫和水，装置I中氢氧化钠溶液用于吸收挥发出的硫化氢，防止污染环境。
11．氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体难溶于水，是制备热敏材料VO2的原料，其化学式为(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O。实验室以VOCl2和NH4HCO3为原料制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的装置如图所示。
已知：＋4价钒的化合物易被氧化，回答下列问题：
(1)制备过程中，上述装置依次连接的合理顺序为e→________(按气流方向，用小写字母表示)。装置A中饱和NaHCO3溶液的作用是____________________________________________。
(2)连接好装置，检查气密性良好后，加入试剂，开始实验，先________________(填实验操作)，当装置B中溶液变浑浊时，关闭K1，打开K2，进行实验。
(3)写出装置D中生成氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的化学方程式为_________________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)a→b→f→g→c 除去二氧化碳中的HCl杂质 (2)关闭K2，打开K1
(3)6VOCl2＋6H2O＋17NH4HCO3===(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O↓＋13CO2↑＋12NH4Cl
解析 (1)由于＋4价钒的化合物易被氧化，因此装置D反应前需要用装置C产生的CO2排出装置内的空气，而装置C中产生的CO2中会混入HCl杂质，用装置A中的饱和NaHCO3溶液除去，用装置B检验CO2是否充满整个实验装置，故上述装置依次连接的合理顺序为e→a→b→f→g→c。
12．(2022·河北模拟)某同学在实验室采用下列装置探究CO和H2的转化，并检验部分产物。已知草酸(HOOC—COOH)在浓硫酸存在时加热分解为CO2、CO和H2O，E中的ZnO/CuO仅作催化剂，实验完毕，F中收集到纯净液体1.536 g，G中收集到的气体体积为89.6 mL(折算成标准状况，不包括通入的氦气)。请回答下列问题：
(1)B中盛放的试剂为________。
(2)C中发生反应的离子方程式为___________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)向F中液体投入金属钠，有气泡产生，通过其他实验测得F中液体为纯净物，且其相对分子质量为32，则E中反应的方程式为______________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)下列有关装置G的操作叙述正确的是________(填字母，下同)。
A．添加药品完毕，调整G中两液面相平，读得量气管的初始读数
B．当G中两液面差不再变化时，立即调整G中左右两侧液面相平，读得量气管的最终读数
C．初始读数时仰视，最终读数时俯视，导致测得气体体积偏大
(5)有关酒精灯操作的叙述正确的是________。
A．先点A处酒精灯，后点E处酒精灯
B．先点E处酒精灯，后点A处酒精灯
C．先撤A处酒精灯，后撤E处酒精灯
D．先撤E处酒精灯，后撤A处酒精灯
(6)该实验中分两次通入定量氦气，第二次通入氦气的作用是___________________________
_______________________________________________________________________________。
(7)综合实验中的数据，反应完毕，剩余n(H2)＝________ml。
答案 (1)碱石灰 (2)Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ (3)CO＋2H2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))CH3OH、CO＋H2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))HCHO (4)C (5)BC (6)将反应器内残留的CO和H2全部转移到E处 (7)0.003
解析 (4)添加药品完毕，调整G中两液面相平之前，应该先通入氦气赶走反应装置内的空气，避免发生爆炸，故A错误；当G中两液面差不再变化时，应该等气体恢复到室温时，再调整G中左右两液面相平，读得量气管的最终读数，故B错误；初始读数时仰视，最终读数时俯视，在量气管上的高度差变高，导致测得气体体积偏大，故C正确。(5)有关酒精灯操作的叙述，先点E处的酒精灯，让生成的CO和H2立即反应，后撤E处的酒精灯，因为第二次通氦气的目的是将反应器残留的CO和H2赶到E处反应，不能没有加热条件，因此正确的是B、C。(6)该实验中分两次通入定量氦气，第二次通入氦气的作用是将反应器残留的CO和H2赶到E处反应，否则定量实验测定的数据不准确。(7)综合实验中的数据，CO＋2H2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))CH3OH，生成甲醇0.048 ml，CO＋H2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))HCHO，生成甲醛0.001 ml，所以反应完毕，剩余n(H2)为0.003 ml。类型
液态干燥剂
固态干燥剂
固体，加热
装置图
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
常见试剂
浓H2SO4(酸性、强氧化性)
无水氯化钙(中性)、碱石灰(碱性)
Cu、CuO、Mg等
收集方法
收集气体的类型
收集装置
可收集的气体(举例)
排水法
难溶于水或微溶于水，且不与水反应的气体
O2、H2、NO、CO等
排空气法
向上排空气法
密度大于空气且不与空气中的成分反应
Cl2、SO2、NO2、CO2
向下排空气法
密度小于空气且不与空气中的成分反应
H2、NH3
肚容式
分液式
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
稀硝酸
Cu
收集贮存NO
水
N→M
B
浓硝酸
Na2SO3
检验SO2的氧化性
品红溶液
M→N
C
浓氨水
碱石灰
收集贮存氨气
饱和NH4Cl溶液
N→M
D
浓盐酸
MnO2
检验Cl2的氧化性
Na2S溶液
M→N
a中反应
b中检测试剂及现象
A
浓HNO3分解生成NO2
淀粉-KI溶液变蓝
B
Cu与浓H2SO4生成SO2
品红溶液褪色
C
浓NaOH与NH4Cl溶液生成NH3
酚酞溶液变红
D
CH3CHBrCH3与NaOH乙醇溶液生成丙烯
溴水褪色
气体
液体
固体粉末
A
CO2
饱和Na2CO3溶液
CaCO3
B
Cl2
FeCl2溶液
Fe
C
HCl
Cu(NO3)2溶液
Cu
D
NH3
H2O
AgCl
气体
试剂
制备装置
收集方法
A
O2
KMnO4
a
d
B
H2
Zn＋稀H2SO4
b
e
C
NO
Cu＋稀HNO3
b
c
D
CO2
CaCO3＋稀H2SO4
b
c
选项
气体
a
b
A
H2S
稀H2SO4
FeS
B
O2
H2O2溶液
MnO2
C
NO2
浓HNO3
铁片
D
NH3
浓氨水
CaO
选项
化学试剂
制备气体
A
Ca(OH)2＋NH4Cl
NH3
B
MnO2＋HCl(浓)
Cl2
C
MnO2＋KClO3
O2
D
NaCl＋H2SO4(浓)
HCl
选项
①
②
③
装置Ⅱ中实验现象
A
稀盐酸
MnO2
饱和NaCl溶液
有细小的白色晶体析出
B
浓氨水
氧化钙
硫酸亚铁溶液
产生大量白色沉淀
C
冰醋酸
乙醇和浓硫酸
饱和碳酸钠溶液
溶液分层，上层为油状液体
D
浓盐酸
碳酸钙
滴有酚酞的稀碳酸钠溶液
溶液由红色变为无色
选项
制备气体
a
b
c
d
A
Cl2
浓盐酸
MnO2
NaOH溶液
碱石灰
B
NH3
浓氨水
CaO
H2O
固体NaOH
C
NO
稀硝酸
Cu
H2O
P2O5
D
H2
稀硝酸
Zn
NaOH溶液
无水CaCl2
1．气体制备实验的基本思路
2．重要气体的发生装置
依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类：
(1)固体＋固体eq \(――→,\s\up7(△))气体
制备气体：O2、NH3、CH4等。
(2)固体＋液体(或液体＋液体)eq \(――→,\s\up7(△))气体
制备气体：Cl2、C2H4等。
(3)固体＋液体(不加热)―→气体
制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体。
3．常见气体典型制备装置举例
(1)Cl2的实验室制备
(2)SO2的实验室制备
(3)NH3的实验室制备
4．气体的除杂方法
(1)除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。
除杂原则：①不损失主体气体；②不引入新的杂质气体；③在密闭装置内进行；④先除易除的杂质气体。
(2)气体干燥净化装置
当CO2中混有O2杂质时，应选用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ装置除O2，除杂试剂是Cu粉。
5．气体的收集方法
6.集气装置的创新——排液集气装置
(1)装置(Ⅰ)从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2等。若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体。
①饱和食盐水——收集Cl2。
②饱和NaHCO3溶液——收集CO2。
③饱和NaHS溶液——收集H2S。
④四氯化碳——收集HCl或NH3。
(2)装置(Ⅱ)储气式集气。气体从橡胶管进入，可将水由A瓶排入B瓶，在A瓶中收集到气体。
7．尾气处理的原因、方法及装置
(1)原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。
(2)处理方法：一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。
(3)尾气处理装置(见下图a、b、c)
①实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。
②制取CO时，尾气的处理可采用a、c装置。
③制取H2时，尾气的处理可采用a、c装置。
8．防倒吸装置
1．判断下列试剂使用是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
2．判断下列气体的吸收或收集方法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
一、气体的制备、净化和收集
1．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)，其中能完成相应实验目的的是( )
答案 A
解析 稀硝酸和Cu反应生成NO，NO不溶于水，不与水反应，用排水法收集NO，进气方向是N→M，故A符合题意；浓硝酸具有强氧化性，与Na2SO3反应生成硫酸盐和NO2气体，因此无法检验SO2的氧化性，故B不符合题意；由于氨气极易溶于水，因此氨气溶于饱和NH4Cl溶液，不能用排饱和NH4Cl溶液的方法来收集氨气，故C不符合题意；二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应，而该实验没有加热装置，因此不能产生氯气，故D不符合题意。
2．根据实验目的设计的如下装置的连接中，正确的是( )
A．制备收集C2H4：连接a→c→g
B．制备收集NO：连接b→c→e→d
C．制备收集NH3：连接b→d→e→c
D．制备收集Cl2：连接a→f→c→e→d
答案 D
解析 制备C2H4没有控制温度的温度计，A错误；NO与O2反应，不能用排空气法收集，B错误；浓硫酸吸收多余的NH3，易发生倒吸，C错误；饱和食盐水除去HCl气体，浓硫酸吸收水蒸气，碱石灰吸收多余的Cl2，D正确。
二、和气体制备有关的组合装置分析与应用
3．制备适量SO2，利用如图装置设计实验比较H2SO3、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱，并探究SO2的化学性质，下列说法错误的是( )
A．试剂Y是品红溶液，用来检验产物是SO2
B．试剂Z是NaOH溶液，用来处理尾气
C．溴水褪色，证明SO2具有还原性
D．试剂X可以是酸性高锰酸钾溶液
答案 A
解析 由图可知，打开a、关闭b时，SO2与碳酸钠溶液反应生成CO2，试剂X为酸性高锰酸钾溶液，可除去过量的SO2，试剂Y为品红溶液，可检验SO2是否除尽，然后CO2与硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀，可比较二者酸性强弱；关闭a、打开b时，二氧化硫与溴水发生氧化还原反应生成硫酸和HBr，反应中二氧化硫作还原剂，具有还原性，试剂Z为NaOH溶液，在反应中可用于吸收尾气，以此解答。
4．碳酸镧[La2(CO3)3]可用于治疗终末期肾病患者的高磷酸盐血症，其制备反应的化学方程式为2LaCl3＋6NH4HCO3===La2(CO3)3↓＋6NH4Cl＋3CO2↑＋3H2O。某化学兴趣小组利用如图所示装置模拟制备碳酸镧。下列说法错误的是( )
A．导管的连接顺序为f→a→b→d，e←c
B．X中盛放的试剂是饱和NaHCO3溶液
C．球形干燥管的作用为防倒吸
D．Z中通入气体的方式是先通入足量CO2，后通入过量的NH3
答案 D
解析 由装置可知，W中制备二氧化碳，X除去HCl，Y中制备氨气，在Z中制备碳酸镧。则制备碳酸镧实验流程中导管从左向右的连接顺序为f→a→b→d，e←c，故A正确；X中盛放的试剂是饱和NaHCO3溶液，其作用为吸收挥发的HCl，故B正确；氨气极易溶于水，球形干燥管的作用为防倒吸，故C正确；Z中应先通入NH3，后通入过量的CO2。
5．Ca3N2是一种极易潮解的试剂。某小组利用氨气与钙反应制备氮化钙。下列说法错误的是( )
A．装置D中球形干燥管的作用是防止倒吸
B．C中硬质玻璃管中发生反应：3Ca＋2NH3eq \(=====,\s\up7(△))Ca3N2＋3H2
C．实验过程中，先启动装置A处反应，一段时间后再点燃装置C处酒精灯
D．从产品纯度考虑，装置C、D之间应该增加E装置
答案 D
解析 氨气易溶于水、极易与酸反应，装置D中球形干燥管的作用是防止倒吸，故A正确；C中硬质玻璃管中NH3和Ca反应生成Ca3N2和H2，故B正确；实验过程中，先启动装置A处反应，排尽装置中的空气，一段时间后再点燃装置C处酒精灯，故C正确；装置E中氯化钙带有结晶水，失去吸水作用，故D错误。
1．(2022·北京，10)利用如图所示装置(夹持装置略)进行实验，b中现象不能证明a中产物生成的是( )
答案 A
解析 浓硝酸具有挥发性，挥发出的硝酸也能与碘化钾溶液反应生成碘，则淀粉-KI溶液变蓝色不能说明浓硝酸分解生成二氧化氮，故A符合题意；铜与浓硫酸共热反应生成的二氧化硫有漂白性，使品红溶液褪色，故B不符合题意；浓氢氧化钠溶液与氯化铵溶液共热反应生成氨气，使酚酞溶液变红，故C不符合题意；乙醇具有挥发性，挥发出的乙醇不与溴水反应，溴水褪色则说明2-溴丙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热发生消去反应生成了丙烯，故D不符合题意。
2．(2022·山东，11)某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液。下列物质组合不符合要求的是( )
答案 A
解析 通入CO2气体依次发生反应：CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3、CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，由于在相同温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，最终瓶中仍有白色晶体析出，不会得到澄清溶液，A项选；通入Cl2，发生反应：Cl2＋2FeCl2===2FeCl3、2FeCl3＋Fe===3FeCl2，最终Fe消失得到澄清溶液，B项不选；通入HCl，NOeq \\al(－,3)在酸性条件下会表现强氧化性，发生离子反应：3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，最终Cu消失得到澄清溶液，C项不选；AgCl在水中存在溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，通入NH3后，Ag＋与NH3结合生成[Ag(NH3)2]＋，促使溶解平衡正向移动，最终AgCl消失得到澄清溶液，D项不选。
3．(2021·北京，5)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( )
答案 B
4．(2021·海南，3)用如图装置制取干燥的气体(a、b表示加入的试剂)，能实现的是( )
答案 B
解析 H2S与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸干燥H2S，故A错误；发生反应：2H2O2eq \(=====,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑，浓硫酸可以干燥氧气，故B正确；铁片遇浓硝酸常温下发生钝化，故不能制取二氧化氮气体，故C错误；氨气与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸干燥氨气，故D错误。
5．(2021·全国乙卷，8)在实验室采用如图装置制备气体，合理的是( )
答案 C
解析 氨气的密度比空气小，不能用向上排空气法收集，故A错误；二氧化锰与浓盐酸共热制备氯气为固液加热反应，不能选用固固加热装置，故B错误；二氧化锰和氯酸钾共热制备氧气为固固加热的反应，氧气的密度大于空气，可选用向上排空气法收集，故C正确；氯化钠与浓硫酸共热制备HCl为固液加热反应，不能选用固固加热装置，故D错误。
6．(2017·全国卷Ⅰ,10)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
答案 B
解析 A项，气体从溶液中逸出易带出水蒸气，所以浓硫酸应放在③中，错误；B项，先通H2以排出空气，加热前应先检验H2的纯度，正确；C项，若先停止通H2，空气中的氧气有可能重新将W氧化，应先停止加热，再关闭活塞K，错误；D项，MnO2和浓盐酸反应制氯气需要加热，不能用启普发生器制备，错误。
课时精练
1．下列装置能达到实验目的的是( )
A．①④ B．②④ C．②③ D．①③
答案 C
解析 ①收集NH3的装置瓶口无棉花；②NH3不溶于CCl4，通入CCl4中不会产生倒吸，逸出的NH3又可被稀H2SO4吸收；③向长颈漏斗中加一定量的水，没过长颈漏斗的下端，关闭止水夹，再加一定量的水，液面停止在某一高度不下降，可说明装置气密性良好，反之，气密性不好；④CO2的密度比空气大，气体应长进短出。
2．利用图示装置进行实验，反应进行足够长时间后装置Ⅱ中实验现象正确的是( )
答案 D
解析 稀盐酸和二氧化锰不反应，装置Ⅱ中无明显现象，故A错误；浓氨水和氧化钙反应生成氨气，氨气与硫酸亚铁溶液反应生成Fe(OH)2白色沉淀，然后变为灰绿色，最终变为Fe(OH)3红褐色沉淀，故B错误；酯化反应需要加热，但图中没有加热装置，不能生成乙酸乙酯，故C错误；浓盐酸与碳酸钙反应生成CO2气体，且浓盐酸易挥发，CO2、HCl均与Na2CO3反应使溶液碱性减弱，观察到装置Ⅱ中溶液由红色最终变为无色，故D正确。
3．(2022·广州模拟)用如图装置制取气体(图中加热及气体收集装置均已略去；必要时可加热；a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂)。利用下列方案可得到干燥、纯净气体的是( )
答案 C
解析 浓盐酸与MnO2共热可制备Cl2，但NaOH溶液会与Cl2反应，应选用饱和食盐水除杂，且碱石灰不能干燥Cl2，故A错误；NH3极易溶于水，不能通入水中，故B错误；稀硝酸与铜反应生成NO，NO难溶于水，且不与P2O5反应，故可以用水除杂，用P2O5干燥，故C正确；稀硝酸与Zn反应生成NO，不生成H2，故D错误。
4．为证明铜丝与稀硝酸反应生成的气体确实是NO，某同学设计了一套装置(如图1所示)，下列有关该实验的叙述不正确的是( )
A．为保证实验效果，反应开始前，稀硝酸可加到与两侧胶塞相平的位置
B．利用该装置可控制反应随时停止或继续反应
C．生成的气体可利用图2装置来收集
D．长玻璃管的作用可防止稀硝酸溢出
答案 C
解析 反应开始前，稀硝酸加到与两侧胶塞相平的位置，目的是排出U形管中的空气，防止O2干扰实验，A正确；关闭活塞a，反应产生的气体可使铜丝与稀硝酸分离，反应停止，打开活塞a，稀硝酸与铜丝接触又发生反应，B正确；若用图2装置收集NO，应将广口瓶中长导管换成短导管，短导管换成长导管，C错误；关闭活塞a，U形管内压强增大，稀硝酸被压入长玻璃管，可防止稀硝酸溢出，D正确。
5．用如图所示装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差，实验测得m(H)∶m(O)>1∶8。下列对导致这一结果的原因分析中，一定错误的是( )
A．Ⅰ、Ⅱ装置之间缺少干燥装置
B．Ⅲ装置之后缺少干燥装置
C．Ⅱ装置中玻璃管内有水冷凝
D．CuO没有全部被还原
答案 D
解析 用H2还原CuO时，装置Ⅲ中CaCl2吸收的是生成的水，故U形管的质量差为生成的水的质量，装置Ⅱ中玻璃管通H2前后的质量差为反应时消耗CuO中氧的质量，即生成的水中氧元素的质量，而m(水)－m(氧)＝m(氢)。Zn和稀硫酸反应产生的H2不干燥[m(水)偏大]，装置Ⅲ后不加干燥装置，使Ⅲ中CaCl2吸收空气中的水分[m(水)偏大]，Ⅱ中玻璃管内有水冷凝[m(氧)偏小]，都会造成测得m(H)∶m(O)>1∶8。H2O的组成与CuO是否完全反应无关，只与通H2前后玻璃管的质量差和生成的水的质量有关。
6．(2022·晋中市高三模拟)某实验小组拟利用如图装置制取干燥的氮气。下列说法错误的是( )
A．装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为NaNO2＋NH4Cleq \(=====,\s\up7(△))NaCl＋N2↑＋2H2O
B．加热片刻后需要将酒精灯移开，说明该反应是放热反应
C．装置Ⅱ的作用是冷凝水蒸气
D．在装置Ⅲ末端收集纯净干燥的N2只能用向下排空气法
答案 D
解析 根据题中给出的反应物和生成物，结合原子守恒和得失电子守恒，可知装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为NaNO2＋NH4Cleq \(=====,\s\up7(△))NaCl＋N2↑＋2H2O，A项正确；因移开酒精灯后反应仍能进行，说明该反应是放热反应，B项正确；根据化学方程式可知产物中有水蒸气，为便于干燥，可用装置Ⅱ冷凝大部分水蒸气，再用装置Ⅲ进行干燥，C项正确；N2的密度与空气的密度相差不大，不能用排空气法收集，D项错误。
7．(2022·佛山市南海区高三模拟)在一定条件下，向Al2O3和过量C粉的混合物中通入纯净的氯气，可制得易水解的AlCl3，反应的化学方程式为Al2O3＋3Cl2＋3Ceq \(=====,\s\up7(高温))2AlCl3＋3CO，实验装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．装置a中反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
B．装置b、c中盛装的分别是饱和食盐水和浓硫酸
C．装置d、e之间应添加一个干燥装置
D．此实验的尾气，除氯气外都可直接排放到大气中
答案 D
解析 装置a为制取Cl2的装置，浓盐酸和二氧化锰在加热的条件下反应生成氯气，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，A项正确；b中盛装饱和食盐水，可用于除去氯化氢气体，c中盛装浓硫酸，起到干燥的作用，B项正确；氯化铝易水解，则应在装置d、e之间应添加一个干燥装置，防止装置e中的水进入装置d中，C项正确；尾气除氯气外还有CO，不能直接排放，D项错误。
8．已知：MnO2＋2NaBr＋2H2SO4eq \(=====,\s\up7(△))MnSO4＋Na2SO4＋Br2↑＋2H2O，实验室利用如图所示的装置制备溴苯(部分夹持及加热装置已略去)。下列说法正确的是( )
A．可用乙醇作洗涤剂除去溴苯中溶解的少量Br2
B．装置乙中进行水浴加热的目的是防止溴蒸气冷凝
C．装置丙中的铁丝主要用于搅拌，使反应物充分混合
D．装置丁中有淡黄色沉淀产生，证明苯与溴发生了取代反应
答案 B
解析 除去溴苯中的溴应用氢氧化钠溶液，A错误；溴蒸气容易液化，所以需要通过水浴加热来防止溴蒸气冷凝，B正确；装置丙为制取溴苯的发生装置，其中铁丝作该反应的催化剂，C错误；挥发的溴及生成的HBr均与硝酸银反应，则丁中有淡黄色沉淀产生，不能证明苯与溴发生了取代反应，D错误。
9．(2022·广州市天河中学模拟)高温下CaSO4和焦炭可发生反应：CaSO4＋Ceq \(――→,\s\up7(高温))CaS＋CaO＋气体产物。某化学兴趣小组设计了如图所示实验装置探究气体产物的成分。已知B、C、D、E、F装置中的试剂均为足量。
下列叙述错误的是( )
A．通入氮气可排尽装置中的空气，防止氧气的干扰，a管的作用是平衡气压
B．若实验后酸性KMnO4溶液的颜色变浅、pH增大，则气体产物中含有SO2
C．若实验后Ba(OH)2溶液中产生白色沉淀，则气体产物中含有CO2
D．若实验后E装置中黑色固体变红、F装置中溶液变浑浊，则气体产物中含有CO
答案 B
解析 如果不排尽装置中的空气，氧气与碳在高温下反应，会干扰气体产物的检验，a管可以起到平衡气压的作用，故A正确；酸性高锰酸钾溶液既要检验二氧化硫，又要除去二氧化硫，所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，反应的离子方程式为5SO2＋2MnOeq \\al(－,4)＋2H2O===5SOeq \\al(2－,4)＋2Mn2＋＋4H＋，反应后溶液中c(H＋)增大，pH减小，故B错误；C装置中产生的白色沉淀应为碳酸钡，据此可判断气体产物中含有CO2，故C正确；黑色氧化铜变为红色的铜，同时澄清石灰水变浑浊，说明气体产物中含有CO，故D正确。
10．(2022·重庆市第十一中高三模拟)“化学多米诺实验”即只需控制第一个反应，利用反应中气体产生的压力和虹吸作用原理，使若干化学实验依次发生。如图是一个“化学多米诺实验”，已知：Cu2＋＋4NH3·H2O===4H2O＋[Cu(NH3)4]2＋ (该反应产物可作为H2O2分解的催化剂)。下列有关分析错误的是( )
A．整套装置中一共只有3个氧化还原反应
B．为了保证实验成功，实验前必须检查整套装置的气密性
C．a的作用是平衡气压，便于稀硫酸顺利流下
D．I的作用是吸收挥发出的H2S气体
答案 A
解析 由实验装置图可知，装置B中锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应生成的氢气进入装置C中，使装置C中气体压强增大，将硫酸和少量硫酸铜的混合溶液压入装置D中，锌和混合溶液发生反应生成铜、硫酸锌和氢气，反应生成的氢气进入装置E中，使装置E中气体压强增大，将硫酸铜溶液压入装置F中，铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，当E中长导管的底端低于液面后，氢气进入装置F中，将反应生成的四氨合铜离子压入装置G中，在四氨合铜离子的催化作用下，过氧化氢分解生成氧气和水，反应生成的氧气进入装置H中，与过量的氢硫酸反应生成硫和水，装置I中氢氧化钠溶液用于吸收挥发出的硫化氢，防止污染环境。
11．氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体难溶于水，是制备热敏材料VO2的原料，其化学式为(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O。实验室以VOCl2和NH4HCO3为原料制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的装置如图所示。
已知：＋4价钒的化合物易被氧化，回答下列问题：
(1)制备过程中，上述装置依次连接的合理顺序为e→________(按气流方向，用小写字母表示)。装置A中饱和NaHCO3溶液的作用是____________________________________________。
(2)连接好装置，检查气密性良好后，加入试剂，开始实验，先________________(填实验操作)，当装置B中溶液变浑浊时，关闭K1，打开K2，进行实验。
(3)写出装置D中生成氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的化学方程式为_________________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)a→b→f→g→c 除去二氧化碳中的HCl杂质 (2)关闭K2，打开K1
(3)6VOCl2＋6H2O＋17NH4HCO3===(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O↓＋13CO2↑＋12NH4Cl
解析 (1)由于＋4价钒的化合物易被氧化，因此装置D反应前需要用装置C产生的CO2排出装置内的空气，而装置C中产生的CO2中会混入HCl杂质，用装置A中的饱和NaHCO3溶液除去，用装置B检验CO2是否充满整个实验装置，故上述装置依次连接的合理顺序为e→a→b→f→g→c。
12．(2022·河北模拟)某同学在实验室采用下列装置探究CO和H2的转化，并检验部分产物。已知草酸(HOOC—COOH)在浓硫酸存在时加热分解为CO2、CO和H2O，E中的ZnO/CuO仅作催化剂，实验完毕，F中收集到纯净液体1.536 g，G中收集到的气体体积为89.6 mL(折算成标准状况，不包括通入的氦气)。请回答下列问题：
(1)B中盛放的试剂为________。
(2)C中发生反应的离子方程式为___________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)向F中液体投入金属钠，有气泡产生，通过其他实验测得F中液体为纯净物，且其相对分子质量为32，则E中反应的方程式为______________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)下列有关装置G的操作叙述正确的是________(填字母，下同)。
A．添加药品完毕，调整G中两液面相平，读得量气管的初始读数
B．当G中两液面差不再变化时，立即调整G中左右两侧液面相平，读得量气管的最终读数
C．初始读数时仰视，最终读数时俯视，导致测得气体体积偏大
(5)有关酒精灯操作的叙述正确的是________。
A．先点A处酒精灯，后点E处酒精灯
B．先点E处酒精灯，后点A处酒精灯
C．先撤A处酒精灯，后撤E处酒精灯
D．先撤E处酒精灯，后撤A处酒精灯
(6)该实验中分两次通入定量氦气，第二次通入氦气的作用是___________________________
_______________________________________________________________________________。
(7)综合实验中的数据，反应完毕，剩余n(H2)＝________ml。
答案 (1)碱石灰 (2)Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ (3)CO＋2H2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))CH3OH、CO＋H2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))HCHO (4)C (5)BC (6)将反应器内残留的CO和H2全部转移到E处 (7)0.003
解析 (4)添加药品完毕，调整G中两液面相平之前，应该先通入氦气赶走反应装置内的空气，避免发生爆炸，故A错误；当G中两液面差不再变化时，应该等气体恢复到室温时，再调整G中左右两液面相平，读得量气管的最终读数，故B错误；初始读数时仰视，最终读数时俯视，在量气管上的高度差变高，导致测得气体体积偏大，故C正确。(5)有关酒精灯操作的叙述，先点E处的酒精灯，让生成的CO和H2立即反应，后撤E处的酒精灯，因为第二次通氦气的目的是将反应器残留的CO和H2赶到E处反应，不能没有加热条件，因此正确的是B、C。(6)该实验中分两次通入定量氦气，第二次通入氦气的作用是将反应器残留的CO和H2赶到E处反应，否则定量实验测定的数据不准确。(7)综合实验中的数据，CO＋2H2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))CH3OH，生成甲醇0.048 ml，CO＋H2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))HCHO，生成甲醛0.001 ml，所以反应完毕，剩余n(H2)为0.003 ml。类型
液态干燥剂
固态干燥剂
固体，加热
装置图
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
常见试剂
浓H2SO4(酸性、强氧化性)
无水氯化钙(中性)、碱石灰(碱性)
Cu、CuO、Mg等
收集方法
收集气体的类型
收集装置
可收集的气体(举例)
排水法
难溶于水或微溶于水，且不与水反应的气体
O2、H2、NO、CO等
排空气法
向上排空气法
密度大于空气且不与空气中的成分反应
Cl2、SO2、NO2、CO2
向下排空气法
密度小于空气且不与空气中的成分反应
H2、NH3
肚容式
分液式
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
稀硝酸
Cu
收集贮存NO
水
N→M
B
浓硝酸
Na2SO3
检验SO2的氧化性
品红溶液
M→N
C
浓氨水
碱石灰
收集贮存氨气
饱和NH4Cl溶液
N→M
D
浓盐酸
MnO2
检验Cl2的氧化性
Na2S溶液
M→N
a中反应
b中检测试剂及现象
A
浓HNO3分解生成NO2
淀粉-KI溶液变蓝
B
Cu与浓H2SO4生成SO2
品红溶液褪色
C
浓NaOH与NH4Cl溶液生成NH3
酚酞溶液变红
D
CH3CHBrCH3与NaOH乙醇溶液生成丙烯
溴水褪色
气体
液体
固体粉末
A
CO2
饱和Na2CO3溶液
CaCO3
B
Cl2
FeCl2溶液
Fe
C
HCl
Cu(NO3)2溶液
Cu
D
NH3
H2O
AgCl
气体
试剂
制备装置
收集方法
A
O2
KMnO4
a
d
B
H2
Zn＋稀H2SO4
b
e
C
NO
Cu＋稀HNO3
b
c
D
CO2
CaCO3＋稀H2SO4
b
c
选项
气体
a
b
A
H2S
稀H2SO4
FeS
B
O2
H2O2溶液
MnO2
C
NO2
浓HNO3
铁片
D
NH3
浓氨水
CaO
选项
化学试剂
制备气体
A
Ca(OH)2＋NH4Cl
NH3
B
MnO2＋HCl(浓)
Cl2
C
MnO2＋KClO3
O2
D
NaCl＋H2SO4(浓)
HCl
选项
①
②
③
装置Ⅱ中实验现象
A
稀盐酸
MnO2
饱和NaCl溶液
有细小的白色晶体析出
B
浓氨水
氧化钙
硫酸亚铁溶液
产生大量白色沉淀
C
冰醋酸
乙醇和浓硫酸
饱和碳酸钠溶液
溶液分层，上层为油状液体
D
浓盐酸
碳酸钙
滴有酚酞的稀碳酸钠溶液
溶液由红色变为无色
选项
制备气体
a
b
c
d
A
Cl2
浓盐酸
MnO2
NaOH溶液
碱石灰
B
NH3
浓氨水
CaO
H2O
固体NaOH
C
NO
稀硝酸
Cu
H2O
P2O5
D
H2
稀硝酸
Zn
NaOH溶液
无水CaCl2
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