新教材高考化学选择性考试一轮总复习专项突破练第四章非金属及其化合物

气体的制备及性质探究1．气体制备实验的基本思路eq\x(\a\al(发生,装置))eq\a\vs4\al()→eq\x(\a\al(净化,装置))eq\a\vs4\al()→eq\x(\a\al(干燥,装置))eq\a\vs4\al()→eq\x(\a\al(收集,装置))→eq\a\vs4\al()eq\x(\a\al(吸收,装置))eq\a\vs4\al()↑↑↑↑↑eq\x(\a\al(反应物状,态及反应,条件))eq\x(\a\al(气体及,杂质的,性质))eq\x(\a\al(据气体的,性质选择,干燥剂))eq\x(\a\al(气体水,溶性及,密度))eq\x(\a\al(据气体的,性质选择,吸收剂))2．常见气体的制备原理制取气体反应原理(注意条件与反应物状态)收集方法O22KClO3eq\o(=,\s\up15(MnO2),\s\do20(△))2KCl＋3O2↑排水法或向上排空气法NH32NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up15(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑向下排空气法Cl2MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up15(△))MnCl2＋2H2O＋Cl2↑排饱和食盐水法或向上排空气法C2H4CH3CH2OHeq\o(→,\s\up15(浓H2SO4),\s\do20(170℃))CH2=CH2↑＋H2O排水法H2Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑排水法或向下排空气法CO2CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑排饱和碳酸氢钠溶液法或向上排空气法SO2Na2SO3＋H2SO4(浓)=Na2SO4＋H2O＋SO2↑向上排空气法3.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\o(→,\s\up15(△))气体。发生装置：制备气体：O2、NH3、CH4等。(2)固体＋液体(或液体＋液体)eq\o(→,\s\up15(△))气体。发生装置：制备气体：Cl2、C2H4等。(3)固体＋液体(不加热)→气体。发生装置：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。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。(2)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。(3)常见气体干燥净化装置。类型液态干燥剂固态干燥剂固态干燥剂固体，加热装置常见干燥剂浓H2SO4(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)碱石灰(碱性)除杂试剂Cu、CuO、Mg等(4)常用干燥剂的分类及使用原则。常用干燥剂干燥剂性质不能干燥的气体(举例)浓硫酸酸性干燥剂NH3、H2S、HBr、HI、SO3等碱石灰(CaO＋NaOH)碱性干燥剂酸性气体，如HCl、H2S、Cl2等P2O5酸性干燥剂NH3等无水CaCl2中性干燥剂NH3(与NH3形成配合物)等硅胶酸性干燥剂NH3等5.气体的收集方法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，又不与水反应的气体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等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等6.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)常见尾气处理装置。装置举例NH3、HCl→水Cl2→NaOH溶液H2、CO(4)常见防倒吸(或安全瓶)装置。7.装置气密性检查凡是有导气的实验装置，装配好后(在放入药品之前)均需检查气密性。不同的装置检查其气密性的方法不同，但原理都是使装置形成一个密闭体系，再使体系内气体产生压强变化，并以一种现象(气泡或液面变化)表现出来。常用方法有以下四种：方法图示操作说明微热法用酒精灯微热或用手捂热容器，导管口产生气泡，停止加热或松开手后导管内倒吸形成一段水柱，证明装置不漏气液差法b中夹紧弹簧夹，从长颈漏斗中注入适量水，使b中长颈漏斗中的液面高于锥形瓶中的液面，静置，若液面位置保持不变，证明装置不漏气。c中，从乙管加入适量水，使乙管液面高于甲管液面，静置，若液面位置保持不变，证明装置不漏气滴液法向分液漏斗中注入适量水，关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，若水不能持续流下，则装置气密性良好抽气法或吹气法e中关闭分液漏斗的活塞，轻轻向外拉动或向里推动注射器的活塞，一段时间后，活塞能回到原来位置，表明装置的气密性良好。f中打开弹簧夹，向导管口吹气，如果长颈漏斗中的液面上升，且停止吹气后，关闭弹簧夹，长颈漏斗液面保持稳定，则表明装置的气密性良好(液差法的拓展)整套装置气密性检查：为了使其产生明显的现象，可用酒精灯对装置中某个可加热容器微热，观察插入水中导管口是否有气泡冒出；也可对整套装置适当分割，分段检查气密性。8．重要气体的检验与吸收项目检验方法吸收试剂H2O无水硫酸铜变蓝浓硫酸、碱石灰、无水CaCl2、P2O5等CO2澄清石灰水变浑浊NaOH溶液SO2品红溶液褪色，加热后变红NaOH溶液、溴水、KMnO4/H＋等O2带火星木条复燃灼热的铜网Cl2黄绿色，使湿润的淀粉KI试纸变蓝NaOH溶液H2/CO一般在加热时用CuO将其氧化为H2O/CO2后检验点燃法或用储气袋回收NH3使湿润的红色石蕊试纸变蓝或将蘸浓盐酸的玻璃棒靠近产生白烟水或稀酸NO/NO2无色气体，暴露在空气中或通入空气变红棕色/红棕色气体，易溶于水NaOH溶液三光气广泛应用于有机合成和医药领域，易溶于有机溶剂，难溶于水，遇热水易分解，其制备原理为＋6Cl2eq\o(→,\s\up15(催化剂),\s\do20(△))＋6HCl。某兴趣小组在实验室模拟三光气的制备，请回答下列问题：(1)仪器X的名称为____________。(2)氯气的发生装置可选用上图中的________(填“A”“B”或“C”)，反应的离子方程式为______________________________________________________________________________________。(3)上述装置依次连接的合理顺序为a→__________→h(按气流方向用小写字母连接，装置可以重复使用)。(4)装置F中CCl4的作用为____________________________________________________________________________________。(5)反应结束后，从装置F中分离出三光气的实验操作为____。解析：(1)仪器X的名称为三颈烧瓶。(2)欲用浓盐酸和MnO2反应制备氯气，应选用的装置为固液混合加热装置，故选B，反应的离子方程式为4H＋＋2Cl－＋MnO2eq\o(=,\s\up15(△),\s\do5())Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；或用浓盐酸与KMnO4反应制备氯气，可选用固液不加热装置，选A，发生反应的离子方程式为16H＋＋10Cl－＋2MnOeq\o\al(－,4)=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。(3)仪器连接的大致顺序应为制备气体→除去氯化氢→除水→合成→尾气处理，浓硫酸除水并防止空气中水蒸气进入，所以上述装置依次连接的合理顺序为de→bc→gf→bc。(4)CCl4不参与反应，所以装置F中CCl4的作用为做溶剂，溶解碳酸二甲酯和氯气，使其充分接触，反应更充分。(5)从装置F中分离出三光气的实验操作为蒸馏。答案：(1)三颈烧瓶(2)B4H＋＋2Cl－＋MnO2eq\o(=,\s\up15(△),\s\do5())Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O[或A16H＋＋10Cl－＋2MnOeq\o\al(－,4)=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O](3)de→bc→gf→bc(4)做溶剂，溶解碳酸二甲酯和氯气，使其充分接触，反应更充分(5)蒸馏利用如图所示实验装置进行相应实验(部分夹持装置已略)，不能达到实验目的的是()A．图1装置可用于实验室分离CO和CO2B．用图2所示装置制取少量H2C．用图3所示装置可制取并收集干燥纯净的NH3D．用图4所示装置可制取乙烯并验证其易被氧化解析：A项，CO2能与NaOH反应生成碳酸钠和水，而CO不能，因此可以先用氢氧化钠溶液吸收CO2，分离出CO，然后再向生成的碳酸钠溶液中加入过量的稀硫酸即可重新得到CO2，能达到实验目的；B项，装置和原理均正确且能起到随关随停的效果；C项，用题图3所示装置制取的氨气中混有水蒸气，缺少干燥装置，且收集氨气的试管口应塞一团棉花，防止氨气与空气对流而使NH3不纯；D项，乙醇与浓硫酸加热可制取乙烯，由于乙烯中混有乙醇和SO2，故可用KOH溶液除杂后再用酸性高锰酸钾溶液氧化乙烯，故可用题图4所示装置制取乙烯并验证其易被氧化。答案：C1．二氧化氯(ClO2)是易溶于水且不与水反应的黄绿色气体，沸点为11℃。某小组在实验室中制备ClO2的装置如下。已知：SO2＋2NaClO3＋H2SO4=2ClO2＋2NaHSO4。下列说法正确的是()A．装置C中装的是饱和食盐水，a逸出的气体为SO2B．连接装置时，导管口a应接h或g，导管口c应接eC．装置D放冰水的目的是液化SO2，防止污染环境D．可选用装置A利用1mol·L－1盐酸与MnO2反应制备Cl2解析：A项，利用A装置制取SO2，a逸出的气体为SO2，C装置为尾气吸收装置，用于吸收多余的SO2，应该装有NaOH溶液，错误；B项，利用A装置制取SO2，在B装置中发生制取反应得到ClO2，E为安全瓶，防B装置中的液体进入到A装置中，E放置在A与B之间，所以a应接h或g；D装置中收集ClO2，导管口c应接e，正确；C项，ClO2的沸点11℃，被冰水浴冷凝，在D装置中收集，错误；D项，MnO2与浓盐酸反应制备氯气，1mol·L－1并不是浓盐酸，错误。答案：B2．(2020·湖北荆州质检)已知：2FeSO4eq\o(=,\s\up15(高温))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑，某同学设计利用如图装置分别检验产物中的气体。下列有关叙述错误的是()A．用装置甲高温分解FeSO4，点燃酒精喷灯前应先向装置内通一段时间N2B．用装置乙可检验分解产生的SO2，现象是石蕊试液先变红后褪色C．按照甲→丙→乙→丁的连接顺序，可用装置丙检验分解产生的SO3D．将装置丁中的试剂换为NaOH溶液能更好地避免污染环境解析：A项，用装置甲高温分解FeSO4，点燃酒精喷灯前应先向装置内通一段时间N2，排除装置内空气，避免空气中氧气的干扰，正确；B项，用装置乙不能检验二氧化硫的存在，产物中有三氧化硫溶于水形成硫酸溶液，遇到石蕊试液也会变红色，二氧化硫遇到石蕊试液只能变红色，不能褪色，错误；C项，三氧化硫极易溶于水，通过装置乙的水溶液会被完全吸收，要检验三氧化硫存在，应把乙和丙位置互换，按照甲→丙→乙→丁的连接顺序，正确；D项，丁中饱和亚硫酸氢钠溶液不能吸收二氧化硫，应更换为NaOH溶液，避免污染环境，正确。答案：B3．根据实验目的设计如下装置的连接中，正确的是()A．制备收集HCl：连接a→c→gB．制备收集NO：连接b→c→e→dC．制备收集NH3：连接b→d→e→cD．制备收集Cl2：连接a→f→c→e→d解析：制备HCl时，不能用排水法收集，故A项错误。NO密度与空气密度接近，且能够与空气中氧气反应，不能用排气法收集，故B项错误。NH3能够与浓硫酸反应，NH3通入浓硫酸后被吸收，所以无法制备，故C项错误。实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下制取Cl2，所以应该用a装置制备Cl2；浓盐酸具有挥发性导致生成的Cl2中含有HCl，HCl极易溶于水，NaCl溶液抑制Cl2溶解，所以可以用饱和食盐水除去Cl2中的HCl；Cl2是酸性气体，应该用酸性干燥剂干燥，所以可以用浓硫酸干燥；Cl2密度大于空气，用向上排空气法收集，用碱性物质处理尾气，故D项正确。答案：D4．下表提供的试剂，用如图所示装置，能制备相应气体的是()选项a中试剂b中试剂c中试剂实验目的A浓盐酸二氧化锰饱和食盐水制备并收集氯气B稀盐酸石灰石浓硫酸制备并收集二氧化碳C稀硫酸粗锌浓硫酸制备并收集氢气D稀硝酸铜粉浓硫酸制备并收集一氧化氮解析：浓盐酸与二氧化锰制备氯气需要加热，图中没有加热装置，故无法制备氯气，故A项错误；稀盐酸与石灰石可以制备二氧化碳，通入浓硫酸干燥，二氧化碳密度比空气大，可以用向上排空法收集，可以制备并收集二氧化碳，故B项正确；稀硫酸与粗锌反应制备氢气，用浓硫酸干燥，但是氢气的密度比空气小，不能用向上排空气法收集，故C项错误；稀硝酸与铜粉反应生成NO，收集NO只能用排水法，NO的密度与空气接近且会和氧气反应，不能用排空气法收集，故D项错误。答案：B5．(2020·吉林长春调研)亚硝酸钠是一种工业盐，在生产、生活中应用广泛。现用下图所示装置(夹持装置已省略)及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物成分。已知：①NO＋NO2＋2OH－=2NOeq\o\al(－,2)＋H2O；②气体液化的温度：NO2为21℃、NO为152℃。(1)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排除装置中的空气，目的是__________________________________________________________________________________________________。(2)该实验装置的明显缺陷是________________________。(3)在关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，滴入70%硫酸后，A中产生红棕色气体。①确认A中产生的气体含有NO，依据的现象是_________________________________________________________________；②装置B的作用是___________________________________。(4)通过上述实验探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________。(5)①水合肼(N2H4·H2O)是一种重要的化工原料，在医药、农业及燃料上都有着广泛的应用。目前，我国生产水合肼均采用尿素法，即利用NaClO溶液、NaOH溶液与尿素[CO(NH2)2]反应制得粗肼(N2H4)。生成粗肼反应的化学方程式为_________________________________________________________________________；②火箭发射时可用肼(N2H4)为燃料，二氧化氮作氧化剂，生成无毒害的物质，写出反应的化学方程式：___________________________________________________________________________。解析：(1)空气中的氧气能氧化NO，所以必须先排尽装置中的空气，防止可能生成的NO被完全氧化成NO2，造成对A中反应气体产物检验不完全。(2)该实验装置的明显缺陷是无尾气吸收装置，会导致氮的氧化物直接排放到空气中造成污染。(3)①如果有NO，则经过装置B的冷却后，进入C中的气体，能和氧气反应，生成红棕色气体，即现象是C中出现红棕色气体；②装置B的作用是冷凝使NO2完全液化。(4)装置A中亚硝酸钠与硫酸反应生成硫酸钠、二氧化氮、一氧化氮和水，反应的化学方程式是2NaNO2＋H2SO4=Na2SO4＋NO2↑＋NO↑＋H2O。(5)①NaClO溶液、NaOH溶液与尿素[CO(NH2)2]反应制得粗肼(N2H4)，同时生成碳酸钠和氯化钠，故生成粗肼反应的化学方程式为NaClO＋CO(NH2)2＋2NaOH=N2H4·H2O＋Na2CO3＋NaCl；②火箭发射时可用肼(N2H4)为燃料，二氧化氮作氧化剂，生成无毒害的物质氮气和水，反应的方程式为2N2H4＋2NO2=3N2＋4H2O。答案：(1)防止可能生成的NO被完全氧化成NO2，造成对A中反应气体产物检验不完全(2)无尾气吸收装置＋＋2NaOH=N2H4·H2O＋Na2CO3＋NaCl②2N2H4＋2NO2=3N2＋4H2O6．(2020·安庆质检)某小组对碳与浓硝酸的反应进行探究。已知：2NaOH＋2NO2=NaNO3＋NaNO2＋H2O，2NaOH＋NO2＋NO=2NaNO2＋H2O。请回答下列问题：Ⅰ.甲同学设计如图所示装置制备并收集NO。(1)碳与浓硝酸反应的化学方程式为___________________________________________________________________________。(2)装置C的作用为____________________________________。(3)乙同学认为用装置F代替B更合理，理由为___________________________________________________________________。Ⅱ.探究NO与Na2O2反应。已知：NaNO2既有氧化性，又有还原性；J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3。(4)检验上图装置气密性的方法为_____________________________________________________________________________。(5)实验结束后，设计实验证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(可供选择的试剂：蒸馏水、淀粉KI溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、稀硫酸)解析：(1)碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，该反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up15(△))4NO2↑＋CO2↑＋2H2O。(2)碳与浓硝酸反应生成的NO2、CO2通入装置B的水中，NO2与水反应生成HNO3和NO，再将混合气体通入装置C的NaOH溶液中，可以除去NO气体中混有的CO2。(3)将碳与浓硝酸反应生成CO2、NO2通入B装置的水中，因NO2与水反应生成HNO3和NO，造成气体减少、压强减小，从而产生倒吸，若将混合气体通入CCl4中，则不会产生倒吸。(4)检验装置气密性的方法为关闭装置后端开关K，由长颈漏斗向广口瓶中加水至长颈漏斗中的液面高于广口瓶，一段时间后液面的高度差不变，则气密性良好。(5)J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3，因NaNO3在酸性条件下也具有强氧化性，则不能使用还原性的试剂如淀粉KI溶液检验，可根据NaNO2具有还原性而NaNO3没有还原性检验：取少量反应后的固体溶于蒸馏水，滴几滴经稀硫酸酸化的KMnO4溶液，若溶液褪色证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成。答案：(1)C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up15(△))4NO2↑＋CO2↑＋2H2O(2)除去反应生成的CO2(3)装置F可以起到防倒吸的作用(4)关闭K，由长颈漏斗向广口瓶中加水至长颈漏斗中的液面高于广口瓶，一段时间后液面的高度差不变，则气密性良好(5)取少量反应后的固体溶于蒸馏水，滴几滴经稀硫酸酸化的KMnO4溶液，若溶液褪色则证明有NaNO2生成7．(2020·广东六校联盟第三次联考)某研究小组为探究SO2和Fe(NO3)3溶液反应的实验，设计了如图所示的装置进行实验。请回答下列问题：(1)装置A中仪器a名称为____________。(2)装置B中产生了白色沉淀，其成分是________；若将装置B中的1.0mol·L－1的Fe(NO3)3替换成浓氨水，写出B中发生的离子反应方程式__________________________________________________________________________________________________________。(3)下列能作为SO2尾气处理试剂的是________(填字母)。A．酸性高锰酸钾溶液 B．浓氢氧化钠溶液C．品红溶液 D．氯化钙水溶液E．浓硝酸(4)欲推测B中产生白色沉淀的原因，有以下三种观点：观点1：SO2与Fe3＋反应；观点2：在酸性条件下SO2与NOeq\o\al(－,3)反应；观点3：装置内的氧气将SO2氧化。①若观点1正确，除产生白色沉淀外，还应观察到的现象是________________________________________________________；②按观点2，装置B中反应的离子方程式是_____________________________________________________________________________________________________________________________；③若要排除观点3的干扰，需要进行的实验操作是______________________________________________________________________________________________________________________。(5)若装置B中溶液为100mL，充分反应后，溶液中Fe3＋和NOeq