《高中化学》第56讲常见气体的制备、净化和收集

PAGE第56讲常见气体的制备、净化和收集层次1基础性1.下列气体发生装置,当加入适当的块状固体和液体时不具有随开随用、随关随停功能的是()2.用如图所示装置制备并收集气体,其中合理的是()选项反应物制备的气体A稀盐酸+石灰石CO2B浓氨水+CaONH3CHNO3(稀)+铜片NODH2SO4(稀)+ZnH23.(2023·广东茂名统考)用所给试剂与图示装置能够制取相应气体的是(夹持仪器略)()选项ABCDX浓盐酸浓硫酸双氧水浓氨水YMnO2CuMnO2NaOH气体Cl2NO2O2NH34.(2024·陕西渭南模拟)利用如图所示装置进行Cl2的制备与性质探究实验时,下列说法正确的是()A.装置甲中反应的离子方程式是MnO2+4HCl(浓)Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2OB.装置丙中溶液先变红后褪色,不能说明Cl2具有漂白性C.装置丁中反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1D.装置戊的作用是处理尾气,也可用澄清的石灰水替换5.化学是以实验为基础的自然科学。下列实验操作规范且能达到实验目的的是()A.利用图甲制备SO2气体B.利用图乙制备干燥的NO2C.利用图丙制备乙酸乙酯D.利用图丁装置制备、干燥、收集氨6.实验室利用下列装置制备SO2(部分固定装置略),请回答:(1)制备SO2可以选择的发生装置为(填大写字母),发生反应的化学方程式为。(2)选用图中装置制备并收集一瓶干燥的SO2,其连接顺序为(按气流方向,填小写字母)。层次2综合性7.碳酰氯(COCl2)俗名光气,熔点为-118℃,沸点为8.2℃,遇水迅速水解生成氯化氢。光气可由氯仿(CHCl3)和氧气在光照条件下合成。下列说法错误的是()A.装置丁中发生反应的化学方程式为2CHCl3+O22COCl2+2HClB.装置丙的主要作用是吸收尾气中的氯化氢C.丁中冰水混合物的作用是降温,防止COCl2挥发D.装置的连接顺序(装置可重复使用)应为c→a→b→e→f→a→b→d8.NaClO是家用消毒液的有效成分,可通过Cl2与NaOH反应制得。NaClO能与CO2反应生成HClO。常温下ClO2为黄绿色有毒气体,易溶于水。ClO2的体积分数大于10%或其水溶液在温度过高时可能发生爆炸,ClO2与碱反应生成ClO3-和ClO2-等。实验室制备ClO2的反应原理为2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+2CO2↑+K2SO4+2H2O。实验室用如图所示方法制备ClO2A.KClO3发生氧化反应B.反应过程中需持续通入N2C.乙装置应置于冰水浴中D.丙装置用于吸收ClO2尾气9.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()选项①②③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最终变为无色10.“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·H2O4H2O+[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11.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、浓硫酸、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12.某化学小组同学利用一定浓度的H2O2溶液制备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,用黏合剂将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的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、杂质种类少层次3创新性13.二氯化钒(VCl2)有强还原性和吸湿性,熔点为425℃、沸点为900℃,是制备多种医药、催化剂、含钒化合物的中间体。某学习小组在实验室制备VCl2并进行相关探究。回答下列问题:(1)小组同学通过VCl3分解制备VCl2。①按气流方向,图中装置合理的连接顺序为(用小写字母填空)。②A中盛放NaNO2的仪器名称为,其中发生反应的离子方程式为。(2)测定产品纯度:实验后产品中混有少量VCl3杂质。称量1.3775g样品,溶于水充分水解,调pH后滴加Na2CrO4溶液作指示剂,用0.5000mol·L-1AgNO3标准溶液滴定Cl-,达到滴定终点时消耗标准液体积为46.00mL(Ag2CrO4为砖红色沉淀)。①滴定终点的现象为。②产品中VCl3与VCl2的物质的量之比为。第56讲常见气体的制备、净化和收集1.D解析A、B、C三个装置原理与启普发生器相似,均具有随开随用、随关随停功能;而D装置关闭止水夹后,反应仍持续进行,不具有随开随用、随关随停功能。2.A解析稀盐酸和石灰石反应为固体和液体反应,二氧化碳的密度大于空气,故用长管进短管出的连接方式,A正确;不能用向上排空气法收集NH3,B错误;一氧化氮气体易与氧气反应且密度与空气接近,故不能用排空气法收集NO,C错误;氢气的密度小于空气,收集氢气应该短管进长管出,D错误。3.C解析A项,浓盐酸和MnO2固体在加热条件下才能反应生成氯气,该装置为常温反应装置,且氯气溶于水,与水发生反应,则不能用排水法收集;B项,浓硫酸与铜在加热条件下反应生成二氧化硫;C项,MnO2催化双氧水分解制氧气,制取装置不需要加热,收集氧气可以用排水法;D项,氨气极易溶于水,不能用排水法收集;故选C。4.B解析装置甲中反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,A错误;装置丙中溶液先变红后褪色,是氯气与水反应生成了氯化氢和次氯酸的作用,不能说明Cl2具有漂白性,B正确;装置丁中反应是2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,C错误;澄清石灰水中氢氧化钙浓度太小,不适合进行氯气的尾气处理,D错误。5.C解析铜与浓硫酸反应需要加热,A错误;冷的浓硝酸与铁反应会发生钝化,不能用来制备二氧化氮气体,B错误;饱和碳酸钠溶液可中和乙酸、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正确;生石灰溶于水放热且与水反应产生氢氧化钙,增大氢氧根离子浓度,促使氨水产生氨气,氨用碱石灰来干燥,用向下排空气的方法可以收集氨,但需要将导管伸入试管底部,D错误。6.答案(1)ANa2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O(2)a→g→h→d→c→e→f解析(1)实验室用Na2SO3固体和浓硫酸反应制取SO2,应选择固+液不加热型发生装置,应选择装置A,反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O。(2)利用装置A制备SO2气体,经浓硫酸干燥后,用向上排空气法收集SO2,由于SO2有毒,需要用碱石灰进行尾气吸收,则利用图中装置制备并收集一瓶干燥的SO2,其连接顺序为a→g→h→d→c→e→f。7.D解析光气可由氯仿(CHCl3)和氧气在光照条件下合成,且光气遇水迅速水解,由实验装置可知,乙装置用于制备氧气,然后经甲干燥氧气,在装置丁中合成光气,丁后面需连接干燥装置防止水进入丁中,最后连接丙装置吸收尾气。装置丁中氯仿和氧气在光照条件下合成光气,反应的化学方程式为2CHCl3+O22COCl2+2HCl,A正确;装置丁中生成氯化氢,氯化氢极易溶于水,倒扣的漏斗可防止倒吸,则装置丙的主要作用是吸收尾气中的氯化氢,B正确;COCl2的沸点为8.2℃,沸点较低易挥发,则冰水混合物的作用是降温,防止COCl2挥发,C正确;由上述分析可知,装置的连接顺序为c→b→a→e→f→b→a→d,D错误。8.A解析甲装置用来制备ClO2,根据反应原理可知,其中KClO3为氧化剂,草酸为还原剂。产生的ClO2进入乙装置中用水吸收得到其水溶液,丙装置的作用是吸收ClO2,防止污染空气。KClO3为氧化剂,发生还原反应,A错误;ClO2的体积分数大于10%时可能发生爆炸,所以需要持续通入氮气稀释ClO2,B正确;ClO2水溶液在温度过高时可能发生爆炸,乙装置应在冰水浴中,C正确;丙装置用于吸收ClO2尾气,D正确。9.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。10.A解析由实验装置图可知,装置B中锌与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中长导管的底端高于液面后,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.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。12.答案(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解析(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。用黏合剂将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,可用于制备较多的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)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;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;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。13.答案(1)①a→c→b→d(e)→e(d)→f(g)→g(f)②蒸馏烧瓶NO2-+NH4+N2↑(2)①滴入最后半滴AgNO3溶液时有砖红色沉淀生成,且半分钟内沉淀不溶解②1∶10