《高中化學(xué)》第56講常見氣體的制備、凈化和收集

PAGE第56講常見氣體的制備、凈化和收集層次1基礎(chǔ)性1.下列氣體發(fā)生裝置,當(dāng)加入適當(dāng)?shù)膲K狀固體和液體時(shí)不具有隨開隨用、隨關(guān)隨停功能的是()2.用如圖所示裝置制備并收集氣體,其中合理的是()選項(xiàng)反應(yīng)物制備的氣體A稀鹽酸+石灰石CO2B濃氨水+CaONH3CHNO3(稀)+銅片NODH2SO4(稀)+ZnH23.(2023·廣東茂名統(tǒng)考)用所給試劑與圖示裝置能夠制取相應(yīng)氣體的是(夾持儀器略)()選項(xiàng)ABCDX濃鹽酸濃硫酸雙氧水濃氨水YMnO2CuMnO2NaOH氣體Cl2NO2O2NH34.(2024·陜西渭南模擬)利用如圖所示裝置進(jìn)行Cl2的制備與性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.裝置甲中反應(yīng)的離子方程式是MnO2+4HCl(濃)Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2OB.裝置丙中溶液先變紅后褪色,不能說(shuō)明Cl2具有漂白性C.裝置丁中反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1D.裝置戊的作用是處理尾氣,也可用澄清的石灰水替換5.化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。下列實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范且能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)A.利用圖甲制備SO2氣體B.利用圖乙制備干燥的NO2C.利用圖丙制備乙酸乙酯D.利用圖丁裝置制備、干燥、收集氨6.實(shí)驗(yàn)室利用下列裝置制備SO2(部分固定裝置略),請(qǐng)回答:(1)制備SO2可以選擇的發(fā)生裝置為(填大寫字母),發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2)選用圖中裝置制備并收集一瓶干燥的SO2,其連接順序?yàn)?按氣流方向,填小寫字母)。層次2綜合性7.碳酰氯(COCl2)俗名光氣,熔點(diǎn)為-118℃,沸點(diǎn)為8.2℃,遇水迅速水解生成氯化氫。光氣可由氯仿(CHCl3)和氧氣在光照條件下合成。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.裝置丁中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CHCl3+O22COCl2+2HClB.裝置丙的主要作用是吸收尾氣中的氯化氫C.丁中冰水混合物的作用是降溫,防止COCl2揮發(fā)D.裝置的連接順序(裝置可重復(fù)使用)應(yīng)為c→a→b→e→f→a→b→d8.NaClO是家用消毒液的有效成分,可通過(guò)Cl2與NaOH反應(yīng)制得。NaClO能與CO2反應(yīng)生成HClO。常溫下ClO2為黃綠色有毒氣體,易溶于水。ClO2的體積分?jǐn)?shù)大于10%或其水溶液在溫度過(guò)高時(shí)可能發(fā)生爆炸,ClO2與堿反應(yīng)生成ClO3-和ClO2-等。實(shí)驗(yàn)室制備ClO2的反應(yīng)原理為2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+2CO2↑+K2SO4+2H2O。實(shí)驗(yàn)室用如圖所示方法制備ClO2A.KClO3發(fā)生氧化反應(yīng)B.反應(yīng)過(guò)程中需持續(xù)通入N2C.乙裝置應(yīng)置于冰水浴中D.丙裝置用于吸收ClO2尾氣9.利用圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),反應(yīng)進(jìn)行足夠長(zhǎng)時(shí)間后裝置Ⅱ中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象正確的是()選項(xiàng)①②③裝置Ⅱ中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A稀鹽酸MnO2飽和NaCl溶液有細(xì)小的白色晶體析出B濃氨水氧化鈣硫酸亞鐵溶液產(chǎn)生大量白色沉淀C冰醋酸乙醇和濃硫酸飽和碳酸鈉溶液溶液分層,上層為油狀液體D濃鹽酸碳酸鈣滴有酚酞的稀碳酸鈉溶液溶液由紅色最終變?yōu)闊o(wú)色10.“化學(xué)多米諾實(shí)驗(yàn)”即只需控制第一個(gè)反應(yīng),利用反應(yīng)中氣體產(chǎn)生的壓力和虹吸作用原理,使若干化學(xué)實(shí)驗(yàn)依次發(fā)生。如圖是一個(gè)“化學(xué)多米諾實(shí)驗(yàn)”,已知:Cu2++4NH3·H2O4H2O+[Cu(NH3)4]2+(該反應(yīng)產(chǎn)物可作為H2O2分解的催化劑)。下列有關(guān)分析錯(cuò)誤的是()A.整套裝置中一共只有3個(gè)氧化還原反應(yīng)B.為了保證實(shí)驗(yàn)成功,實(shí)驗(yàn)前必須檢查整套裝置的氣密性C.a的作用是平衡氣壓,便于稀硫酸順利流下D.I的作用是吸收揮發(fā)出的H2S氣體11.實(shí)驗(yàn)室用H2還原WO3制備金屬W的裝置如圖所示(Zn粒中往往含有硫等雜質(zhì),焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣)。下列說(shuō)法正確的是()A.①②③中依次盛裝KMnO4溶液、濃硫酸、焦性沒食子酸溶液B.管式爐加熱前,用試管在④處收集氣體并點(diǎn)燃,通過(guò)聲音判斷氣體純度C.結(jié)束反應(yīng)時(shí),先關(guān)閉活塞K,再停止加熱D.裝置Q(啟普發(fā)生器)也可用于二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣12.某化學(xué)小組同學(xué)利用一定濃度的H2O2溶液制備O2。該小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如下氣體發(fā)生裝置(夾持裝置省略)。(1)甲裝置中主要儀器的名稱為。(2)乙裝置中,用黏合劑將MnO2制成團(tuán),放在多孔塑料片上,連接好裝置,氣密性良好后打開活塞K1,經(jīng)長(zhǎng)頸漏斗向試管中緩慢加入3%H2O2溶液至。欲使反應(yīng)停止,關(guān)閉活塞K1即可,此時(shí)裝置中的現(xiàn)象是。(3)丙裝置可用于制備較多的O2,催化劑鉑絲可上下移動(dòng)。制備過(guò)程中如果體系內(nèi)壓強(qiáng)過(guò)大,安全管中的現(xiàn)象是,此時(shí)可以將鉑絲抽離H2O2溶液,還可以采取的安全措施是。(4)丙裝置的特點(diǎn)是(填序號(hào))。a.可以控制制備反應(yīng)的開始和結(jié)束b.可通過(guò)調(diào)節(jié)催化劑與液體接觸的面積來(lái)控制反應(yīng)的速率c.與乙裝置相比,產(chǎn)物中的O2含量高、雜質(zhì)種類少層次3創(chuàng)新性13.二氯化釩(VCl2)有強(qiáng)還原性和吸濕性,熔點(diǎn)為425℃、沸點(diǎn)為900℃,是制備多種醫(yī)藥、催化劑、含釩化合物的中間體。某學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室制備VCl2并進(jìn)行相關(guān)探究。回答下列問(wèn)題:(1)小組同學(xué)通過(guò)VCl3分解制備VCl2。①按氣流方向,圖中裝置合理的連接順序?yàn)?用小寫字母填空)。②A中盛放NaNO2的儀器名稱為,其中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(2)測(cè)定產(chǎn)品純度:實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)品中混有少量VCl3雜質(zhì)。稱量1.3775g樣品,溶于水充分水解,調(diào)pH后滴加Na2CrO4溶液作指示劑,用0.5000mol·L-1AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Cl-,達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積為46.00mL(Ag2CrO4為磚紅色沉淀)。①滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為。②產(chǎn)品中VCl3與VCl2的物質(zhì)的量之比為。第56講常見氣體的制備、凈化和收集1.D解析A、B、C三個(gè)裝置原理與啟普發(fā)生器相似,均具有隨開隨用、隨關(guān)隨停功能;而D裝置關(guān)閉止水夾后,反應(yīng)仍持續(xù)進(jìn)行,不具有隨開隨用、隨關(guān)隨停功能。2.A解析稀鹽酸和石灰石反應(yīng)為固體和液體反應(yīng),二氧化碳的密度大于空氣,故用長(zhǎng)管進(jìn)短管出的連接方式,A正確;不能用向上排空氣法收集NH3,B錯(cuò)誤;一氧化氮?dú)怏w易與氧氣反應(yīng)且密度與空氣接近,故不能用排空氣法收集NO,C錯(cuò)誤;氫氣的密度小于空氣,收集氫氣應(yīng)該短管進(jìn)長(zhǎng)管出,D錯(cuò)誤。3.C解析A項(xiàng),濃鹽酸和MnO2固體在加熱條件下才能反應(yīng)生成氯氣,該裝置為常溫反應(yīng)裝置,且氯氣溶于水,與水發(fā)生反應(yīng),則不能用排水法收集;B項(xiàng),濃硫酸與銅在加熱條件下反應(yīng)生成二氧化硫;C項(xiàng),MnO2催化雙氧水分解制氧氣,制取裝置不需要加熱,收集氧氣可以用排水法;D項(xiàng),氨氣極易溶于水,不能用排水法收集;故選C。4.B解析裝置甲中反應(yīng)的離子方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,A錯(cuò)誤;裝置丙中溶液先變紅后褪色,是氯氣與水反應(yīng)生成了氯化氫和次氯酸的作用,不能說(shuō)明Cl2具有漂白性,B正確;裝置丁中反應(yīng)是2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2,C錯(cuò)誤;澄清石灰水中氫氧化鈣濃度太小,不適合進(jìn)行氯氣的尾氣處理,D錯(cuò)誤。5.C解析銅與濃硫酸反應(yīng)需要加熱,A錯(cuò)誤;冷的濃硝酸與鐵反應(yīng)會(huì)發(fā)生鈍化,不能用來(lái)制備二氧化氮?dú)怏w,B錯(cuò)誤;飽和碳酸鈉溶液可中和乙酸、溶解乙醇、降低乙酸乙酯的溶解度,使用干燥管可防止倒吸,C正確;生石灰溶于水放熱且與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鈣,增大氫氧根離子濃度,促使氨水產(chǎn)生氨氣,氨用堿石灰來(lái)干燥,用向下排空氣的方法可以收集氨,但需要將導(dǎo)管伸入試管底部,D錯(cuò)誤。6.答案(1)ANa2SO3+H2SO4(濃)Na2SO4+SO2↑+H2O(2)a→g→h→d→c→e→f解析(1)實(shí)驗(yàn)室用Na2SO3固體和濃硫酸反應(yīng)制取SO2,應(yīng)選擇固+液不加熱型發(fā)生裝置,應(yīng)選擇裝置A,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SO3+H2SO4(濃)Na2SO4+SO2↑+H2O。(2)利用裝置A制備SO2氣體,經(jīng)濃硫酸干燥后,用向上排空氣法收集SO2,由于SO2有毒,需要用堿石灰進(jìn)行尾氣吸收,則利用圖中裝置制備并收集一瓶干燥的SO2,其連接順序?yàn)閍→g→h→d→c→e→f。7.D解析光氣可由氯仿(CHCl3)和氧氣在光照條件下合成,且光氣遇水迅速水解,由實(shí)驗(yàn)裝置可知,乙裝置用于制備氧氣,然后經(jīng)甲干燥氧氣,在裝置丁中合成光氣,丁后面需連接干燥裝置防止水進(jìn)入丁中,最后連接丙裝置吸收尾氣。裝置丁中氯仿和氧氣在光照條件下合成光氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CHCl3+O22COCl2+2HCl,A正確;裝置丁中生成氯化氫,氯化氫極易溶于水,倒扣的漏斗可防止倒吸,則裝置丙的主要作用是吸收尾氣中的氯化氫,B正確;COCl2的沸點(diǎn)為8.2℃,沸點(diǎn)較低易揮發(fā),則冰水混合物的作用是降溫,防止COCl2揮發(fā),C正確;由上述分析可知,裝置的連接順序?yàn)閏→b→a→e→f→b→a→d,D錯(cuò)誤。8.A解析甲裝置用來(lái)制備ClO2,根據(jù)反應(yīng)原理可知,其中KClO3為氧化劑,草酸為還原劑。產(chǎn)生的ClO2進(jìn)入乙裝置中用水吸收得到其水溶液,丙裝置的作用是吸收ClO2,防止污染空氣。KClO3為氧化劑,發(fā)生還原反應(yīng),A錯(cuò)誤;ClO2的體積分?jǐn)?shù)大于10%時(shí)可能發(fā)生爆炸,所以需要持續(xù)通入氮?dú)庀♂孋lO2,B正確;ClO2水溶液在溫度過(guò)高時(shí)可能發(fā)生爆炸,乙裝置應(yīng)在冰水浴中,C正確;丙裝置用于吸收ClO2尾氣,D正確。9.D解析稀鹽酸和二氧化錳不反應(yīng),裝置Ⅱ中無(wú)明顯現(xiàn)象,故A錯(cuò)誤;濃氨水和氧化鈣反應(yīng)生成氨氣,氨氣與硫酸亞鐵溶液反應(yīng)生成Fe(OH)2白色沉淀,然后變?yōu)榛揖G色,最終變?yōu)镕e(OH)3紅褐色沉淀,故B錯(cuò)誤;酯化反應(yīng)需要加熱,但圖中沒有加熱裝置,不能生成乙酸乙酯,故C錯(cuò)誤;濃鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)生成CO2氣體,且濃鹽酸易揮發(fā),CO2、HCl均與Na2CO3反應(yīng)使溶液堿性減弱,觀察到裝置Ⅱ中溶液由紅色最終變?yōu)闊o(wú)色,故D正確。10.A解析由實(shí)驗(yàn)裝置圖可知,裝置B中鋅與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣,反應(yīng)生成的氫氣進(jìn)入裝置C中,使裝置C中氣體壓強(qiáng)增大,將硫酸和少量硫酸銅的混合溶液壓入裝置D中,鋅和混合溶液發(fā)生反應(yīng)生成銅、硫酸鋅和氫氣,反應(yīng)生成的氫氣進(jìn)入裝置E中,使裝置E中氣體壓強(qiáng)增大,將硫酸銅溶液壓入裝置F中,銅離子與過(guò)量氨水反應(yīng)生成四氨合銅離子,當(dāng)E中長(zhǎng)導(dǎo)管的底端高于液面后,氫氣進(jìn)入裝置F中,將反應(yīng)生成的四氨合銅離子壓入裝置G中,在四氨合銅離子的催化作用下,過(guò)氧化氫分解生成氧氣和水,反應(yīng)生成的氧氣進(jìn)入裝置H中,與過(guò)量的氫硫酸反應(yīng)生成硫和水,裝置I中氫氧化鈉溶液用于吸收揮發(fā)出的硫化氫,防止污染環(huán)境。11.B解析A項(xiàng),氣體從溶液中逸出易帶出水蒸氣,所以濃硫酸應(yīng)放在③中,錯(cuò)誤;B項(xiàng),先通H2以排出空氣,加熱前應(yīng)先檢驗(yàn)H2的純度,正確;C項(xiàng),若先停止通H2,空氣中的氧氣有可能重新將W氧化,應(yīng)先停止加熱,再關(guān)閉活塞K,錯(cuò)誤;D項(xiàng),MnO2和濃鹽酸反應(yīng)制氯氣需要加熱,不能用啟普發(fā)生器制備,錯(cuò)誤。12.答案(1)分液漏斗、錐形瓶(2)剛好沒過(guò)MnO2固體試管內(nèi)的H2O2溶液被壓入長(zhǎng)頸漏斗中,與MnO2分離(3)液面上升打開彈簧夾K2(4)ab解析(1)根據(jù)儀器構(gòu)造可知,甲裝置中主要儀器的名稱為分液漏斗和錐形瓶。(2)乙裝置是啟普發(fā)生器的簡(jiǎn)易裝置,可以隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止。用黏合劑將MnO2制成團(tuán),放在多孔塑料片上,連接好裝置,氣密性良好后打開活塞K1,經(jīng)長(zhǎng)頸漏斗向試管中緩慢加入3%H2O2溶液至剛好沒過(guò)MnO2固體,此時(shí)可以產(chǎn)生氧氣,氧氣通過(guò)導(dǎo)管導(dǎo)出。欲使反應(yīng)停止,關(guān)閉活塞K1,此時(shí)由于氣體還在產(chǎn)生,使容器內(nèi)壓強(qiáng)增大,可觀察到試管內(nèi)的H2O2溶液被壓入長(zhǎng)頸漏斗中,與MnO2分離。(3)丙裝置用圓底燒瓶盛裝H2O2溶液,可用于制備較多的O2,催化劑鉑絲可上下移動(dòng),可以控制反應(yīng)速率。制備過(guò)程中如果體系內(nèi)壓強(qiáng)過(guò)大,H2O2溶液會(huì)被壓入安全管中,可觀察到安全管中液面上升,圓底燒瓶中液面下降。此時(shí)可以將鉑絲抽離H2O2溶液,使反應(yīng)速率減慢,還可以打開彈簧夾K2,使燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)降低。(4)催化劑鉑絲可上下移動(dòng),可以控制制備反應(yīng)的開始和結(jié)束,a正確;催化劑與液體接觸的面積越大,反應(yīng)速率越快,可通過(guò)調(diào)節(jié)催化劑與液體接觸的面積來(lái)控制反應(yīng)的速率,b正確;丙裝置用圓底燒瓶盛裝H2O2溶液,與乙裝置相比,可用于制備較多O2,但產(chǎn)物中的O2含量和雜質(zhì)種類和乙中沒有區(qū)別,c錯(cuò)誤。13.答案(1)①a→c→b→d(e)→e(d)→f(g)→g(f)②蒸餾燒瓶NO2-+NH4+N2↑(2)①滴入最后半滴AgNO3溶液時(shí)有磚紅色沉淀生成,且半分鐘內(nèi)沉淀不溶解②1∶10