鲁科版高中化学必修第一册第3章物质的性质与转化实验整合练气体制备及性质探究的装置分析含答案

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第3章　物质的性质与转化实验整合练　气体制备及性质探究的装置分析实验1　气体制取的装置分析1.(2024山东青岛即墨一中阶段测试)实验室制取下列气体,所选反应试剂、制备装置、干燥剂及装置、收集方法均正确的是(　　)2.如图为常用玻璃仪器组成的七种实验装置,根据需要可在其中加入液体或固体试剂。下列说法错误的是(　　)A.A、B装置既能用于收集Cl2,又能用于收集NOB.装有浓硫酸的F装置可用于干燥CO2气体C.C、E装置可用于尾气吸收,能防止液体倒吸到气体发生装置中D.G装置可用于合成氨实验中,可干燥、混合并大致观察H2和N2的体积比实验2　气体性质探究的综合实验装置分析3.(2024河南南阳六校期末)微型实验可节约药品,因而在中学化学教学中应用广泛。如图为实验室制备Cl2并探究Cl2是否具有漂白性的实验。下列说法正确的是(　　)已知:①2KMnO4+16HCl(浓) 2MnCl2+5Cl2↑+2KCl+8H2O。②白色干棉花球中有CaCl2粉末,主要作用是干燥气体。A.Q处湿润的pH试纸变红且颜色一直保持不变B.P处湿润的红纸逐渐褪色,表明氯气具有漂白性C.N处干燥的红纸不褪色,表明氯气不具有漂白性D.向褪色后的L处棉花球滴入NaOH溶液,若棉花球变红,表明氯气具有漂白性4.(2023山东烟台一中期末)如图是实验室进行二氧化硫制备与性质探究实验的组合装置,固定装置未画出。下列有关说法正确的是(　　)A.该实验可以探究SO2的还原性B.为防止环境污染,装置C和E中的试剂均取用饱和氢氧化钙溶液C.关闭K2,打开K1,则装置B中每消耗1.5 mol Na2O2,转移电子数为1.5NA(NA为阿伏加德罗常数的值)D.关闭K1,打开K2,试剂X是K2Cr2O7溶液,颜色由橙红色变成绿色(生成Cr3+),氧化剂和还原剂的物质的量之比是3∶15.如图1所示,某同学利用Na2SO3固体和70% H2SO4溶液制取SO2并探究其性质。图1(1)装置B中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)装置C中的实验现象是　　　　　　　　　　　,该实验现象说明SO2具有　　　　(填“氧化”或“还原”)性。 (3)能验证SO2具有酸性氧化物的通性的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　。 (4)装置E的目的是探究SO2与品红作用的可逆性,请写出实验操作及现象:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)探究H2SO3的酸性强于HClO,该同学用如图2所示装置达成实验目的。图2①装置的连接顺序为纯净SO2→　　　　　(填字母),D中产生白色沉淀,反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②可证明H2SO3的酸性强于HClO的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 6.(2024山东济宁嘉祥一中月考)某校化学兴趣小组欲探究在实验室制备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(注:氯气可溶于四氯化碳)。回答下列问题:(1)若用含0.2 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制取Cl2,制得的Cl2体积总是小于1.12 L(标准状况下)的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)①装置B中盛放的试剂为无水硫酸铜,其作用是　　　　　　　　　　　,现象是　　　　　　　　　　　　　。 ②装置D和E中出现的不同现象说明　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③写出装置G中发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　。 (3)乙同学认为甲同学设计的实验有缺陷,不能确保最终通入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,乙同学提出在F和G两个装置之间再加一个装置。你认为该装置中应放入　　　　　　　(填试剂或药品名称)。 7.(2024山东高密化学竞赛)某化学实验小组同学用如图所示装置制备NO2,并探究NO2与水反应的产物(夹持装置略、装置气密性良好)。回答下列问题:(1)步骤①:打开K1和　　　,通入N2,一段时间后关闭K1。 步骤②:向锥形瓶中加入浓HNO3,其操作方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 步骤③:证明三颈烧瓶中反应有NO生成,操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 步骤④:传感器数据显示c(NO3-)随反应时间逐渐增大,证明NO2与水反应生成NO3-。(2)甲同学认为步骤④的结论有缺陷,该同学的判断依据是　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)乙同学查阅资料得知反应后三颈烧瓶溶液中可能含有HNO2。证明HNO2存在的实验方案是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 8.(2024福建南平期末)过氧化钠可用于医药、印染、漂白等。某学习兴趣小组探究Na2O2与NO2、NO的反应,设计如图所示实验。回答下列问题:(1)盛放浓硝酸的仪器M名称为　　　　　,A中发生的主要反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　。 (2)Na2O2与NO2反应,根据化合价升降原则有下列两种观点。观点一:Na2O2氧化NO2,生成NaNO3;观点二:NO2氧化Na2O2,生成O2。为验证以上观点进行如下实验:①关闭K2和弹簧夹,打开K1和A中仪器M的活塞,再将带火星的木条放在a处,观察到　　　　　,甲同学认为观点二正确。 ②乙同学认为该装置不能确认观点二正确,应在A、G之间增加一个装置,该装置的作用为　　　　　。改进后重复甲同学的实验操作,观察到红棕色气体迅速消失,带火星的木条没有复燃,判断观点一正确。 (3)丙同学根据NO易与O2反应,预测NO也易与Na2O2反应。①丙同学关闭K1,打开K2,用图中的装置进行实验,为防止NO与空气中氧气反应,反应前的操作是　　　　　　　　　　　。 ②装置B的作用为　　　　　　　　　　　　　　。 ③反应一段时间后,取D装置中产物少许,加入稀硫酸,产生无色气体,遇到空气变为红棕色。配平反应的化学方程式:6　　　+3H2SO4 3Na2SO4+2HNO3+4　　　+2H2O。 ④根据D装置中产物的判断结果,说明Na2O2与NO的反应中Na2O2的作用是　　　　(填字母)。 A.做氧化剂　　　B.做还原剂C.既做氧化剂又做还原剂答案与分层梯度式解析第3章　物质的性质与转化实验整合练　气体制备及性质探究的装置分析1.A　KClO3在MnO2催化、加热条件下反应生成氧气,符合“固体+固体 气体”,即选择制备装置a,氧气能用碱石灰干燥且密度大于空气,可以选择向上排空气法收集,故A正确;氨气不能用氯化钙干燥,故B错误;二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯气,反应中不需要温度计,且氯气与水反应,不用排水法收集,故C错误;二氧化硫易溶于水,不能用排水法收集,故D错误。名师点睛　有关气体的制备、净化与收集需要考虑以下几个方面的问题:一是根据制备反应的特点选择合适的制备装置;二是气体的净化,一般若采用洗气瓶进行气体的净化,最终需要进行干燥处理,在进行洗气除去气体中所含杂质气体时,不能选择会吸收待净化气体的试剂;三是收集气体时需根据气体与空气密度的相对大小或在水中的溶解性选择装置。2.B　A项,A装置可用向上排空气法收集Cl2,若A装置装满水,则可用于收集NO,B装置可用排饱和食盐水法收集Cl2,也能用排水法收集NO,正确;B项,F装置只能盛装固体干燥剂来干燥气体,错误;C项,C装置中的烧杯中的液体可吸收尾气,集气瓶起到缓冲作用,防止烧杯中的液体倒吸入气体发生装置中,E装置可防止倒吸,正确;D项,G装置中装入浓硫酸,可干燥H2和N2,通过气泡多少可大致观察H2和N2的体积比,正确。3.C　氯气与水反应:Cl2+H2O H++Cl-+HClO,H+使湿润的pH试纸变红,HClO具有漂白性,可使试纸褪色,所以Q处湿润的pH试纸先变红后褪色,故A错误;P处湿润的红纸逐渐褪色,是由于氯气与水反应生成的HClO具有漂白性,可使试纸褪色,不能说明氯气具有漂白性,故B错误;N处干燥的红纸不褪色,可以证明氯气无漂白性,故C正确;Cl2和NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O,反应消耗了NaOH,若再滴入NaOH溶液,棉花球变红,说明褪色的原因可能为碱性变弱,不能证明氯气具有漂白性,故D错误。方法点津　性质验证型实验题一般主要考查元素及其化合物的性质和实验的基本操作。解答此类试题的一般步骤:(1)认真阅读题干,找出考查的主要物质;(2)根据实验装置图中验证的性质联系所学的相关知识;(3)整合信息,把各个选项进行综合分析,运用题给信息和所学知识做出正确判断。4.A　装置A中利用Na2SO3固体与70%的H2SO4溶液反应制取SO2,若D中装有酸性KMnO4溶液,关闭K1,打开K2,酸性KMnO4溶液紫红色褪去可以证明SO2具有还原性,故A正确;饱和氢氧化钙溶液的浓度较小,应用NaOH溶液吸收多余的二氧化硫,故B错误;关闭K2,打开K1,装置B中发生反应SO2+Na2O2 Na2SO4,每消耗1 mol Na2O2,转移电子数为2NA,则每消耗1.5 mol Na2O2,转移电子数为3NA,故C错误;K2Cr2O7与SO2反应,K2Cr2O7转化为Cr3+,Cr元素的化合价由+6价变为+3价,K2Cr2O7是氧化剂,SO2被氧化为SO42-,S元素的化合价由+4价变为+6价,SO2是还原剂,根据得失电子守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3,故D错误。5.答案　(1)2MnO4-+5SO2+2H2O 2Mn2++5SO42-+4H+　(2)生成淡黄色沉淀　氧化　(3)装置D的试管中溶液褪色　(4)装置E中试管内品红溶液褪色后,取下该试管,加热,溶液又恢复红色　(5)①A→C→B→D　Ca2++2ClO-+H2O+CO2 CaCO3↓+2HClO　②B中品红溶液不褪色,D中出现白色沉淀解析　(1)装置B中为酸性高锰酸钾溶液与二氧化硫发生氧化还原反应,离子方程式为2MnO4-+5SO2+2H2O 2Mn2++5SO42-+4H+。(2)二氧化硫通入硫化钠溶液中,有淡黄色的硫单质生成。(3)二氧化硫具有酸性氧化物的性质,能与氢氧化钠反应,使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色。(4)二氧化硫具有漂白性,能使品红溶液褪色,加热褪色后的溶液,溶液又变为红色。(5)①二氧化硫具有还原性,不能与漂白粉溶液发生复分解反应,不能直接将SO2通入漂白粉溶液中去证明亚硫酸的酸性强于次氯酸;若要证明亚硫酸的酸性强于次氯酸,应将二氧化硫通入碳酸氢钠溶液中制得二氧化碳气体(可证明H2SO3的酸性强于H2CO3),将所得气体通入酸性高锰酸钾溶液中,吸收多余的二氧化硫,然后通入品红溶液,若品红溶液不褪色,说明二氧化硫被酸性高锰酸钾溶液完全吸收,剩余气体通入漂白粉溶液中生成白色沉淀,说明H2CO3的酸性强于HClO,从而证明H2SO3的酸性强于HClO,所以装置的连接顺序为纯净SO2→A→C→B→D;二氧化碳与漂白粉溶液反应生成碳酸钙沉淀和次氯酸,反应的离子方程式为Ca2++2ClO-+H2O+CO2 CaCO3↓+2HClO。②若B中品红溶液不褪色,说明二氧化硫被酸性高锰酸钾溶液完全吸收;剩余气体通入漂白粉溶液中生成白色沉淀,说明亚硫酸的酸性强于碳酸,碳酸的酸性强于次氯酸,从而证明亚硫酸的酸性强于次氯酸。6.答案　(1)随着反应的进行,盐酸的浓度逐渐减小,MnO2与稀盐酸不反应　(2)①证明氯气中含有水蒸气　白色固体变蓝色　②氯气无漂白性,次氯酸有漂白性　③Ag++Cl- AgCl↓　(3)湿润的淀粉-KI试纸解析　(1)浓盐酸与足量的MnO2反应过程中,盐酸的浓度随着反应的进行变小,MnO2与稀盐酸不反应,所以制得的Cl2体积总是小于1.12 L(标准状况下)。(2)①无水硫酸铜用来检验水蒸气,硫酸铜白色固体遇水会变蓝色;②干燥布条不褪色,湿润布条褪色,说明干燥的氯气没有漂白性,氯气和水反应生成的次氯酸才有漂白性;③G中反应的离子方程式为Ag++Cl- AgCl↓。(3)四氯化碳吸收氯气可能不完全,所以通入硝酸银溶液中的可能还有氯气,可用湿润的淀粉-KI试纸检验氯气,湿润的淀粉-KI试纸不变蓝,则不存在氯气。7.答案　(1)K3、K5　打开分液漏斗顶部的玻璃塞,同时打开K2　打开K4,通过导管向三颈烧瓶中通入O2　三颈烧瓶中气体红棕色加深　(2)浓硝酸易挥发,故传感器检测出的硝酸根离子可能是挥发出的硝酸溶于水电离产生的　(3)从三颈烧瓶中取少量反应后的溶液,向其中滴加酸性高锰酸钾溶液,若溶液紫色褪去,说明其中含有HNO2解析　(1)步骤①:打开K1、K3和K5,通入N2,将装置内的空气排尽,一段时间后关闭K1。步骤②:向锥形瓶中加入浓HNO3的操作方法是打开分液漏斗顶部的玻璃塞,同时打开K2。步骤③:证明三颈烧瓶中反应有NO生成的操作是打开K4,通过导管向三颈烧瓶中通入O2,由于NO与O2反应生成红棕色气体NO2,三颈烧瓶中气体红棕色加深。(2)浓硝酸具有挥发性,所以传感器检测出c(NO3-)增大可能是挥发出的硝酸溶于水电离导致的。(3)HNO2中氮元素的化合价为+3价,具有还原性,可以从三颈烧瓶中取少量反应后的溶液,向其中滴加酸性高锰酸钾溶液,若溶液紫色褪去,说明其中含有HNO2。8.答案　(1)分液漏斗　Cu+4H++2NO3- Cu2++2NO2↑+2H2O　(2)①红棕色气体迅速消失,带火星的木条复燃　②除去NO2中混有的水蒸气和硝酸　(3)①打开弹簧夹,通一段时间氮气　②制取NO　③NaNO2　NO↑　④A解析　(1)盛放浓硝酸的仪器M名称为分液漏斗;A中主要发生铜与浓硝酸的反应,离子方程式为Cu+4H++2NO3- Cu2++2NO2↑+2H2O。(2)①关闭K2和弹簧夹,打开K1和A中仪器M的活塞,若观点二正确,则产生的NO2与Na2O2反应生成O2,所以观察到的现象为红棕色气体迅速消失,带火星的木条复燃。②产生的NO2中混有水蒸气和硝酸,故增加装置的作用是除去NO2中混有的水蒸气和硝酸。(3)①装置中空气中的氧气易将产生的NO氧化,所以在产生NO前应先将装置中的空气排净,故反应前的操作是打开弹簧夹,通一段时间氮气。②因为A中反应主要产生NO2,本实验目的在于探究NO易与Na2O2反应,所以装置B的作用为制取NO。③根据实验现象“加入稀硫酸,产生无色气体,遇到空气变为红棕色”可知,还原产物为NO,再根据质量守恒定律,得到缺少的反应物化学式为NaNO2。④根据③化学方程式可知,Na2O2与NO反应的产物为NaNO2,根据化合价变化可知,Na2O2中氧元素的化合价降低,故Na2O2的作用是做氧化剂。选项气体反应试剂制备装置干燥剂及装置收集方法AO2KClO3、MnO2a碱石灰　gdBNH3浓氨水、CaOb无水CaCl2　geCCl2MnO2、浓盐酸cP2O5　gfDSO2Na2SO3、70%硫酸b浓硫酸　hf