2023届新高考化学一轮分层练案(十九)气体的制备和性质实验探究

一轮分层练案（十九）气体的制备和性质实验探究（应用课）一、选择题(本题包括10小题，每小题只有1个选项符合题意)1．表中a、b、c表示相应仪器中加入的试剂，可用如图所示装置制取、净化、收集的气体是()选项气体abcANH3浓氨水生石灰碱石灰BSO270%的浓硫酸Na2SO3固体98%的浓硫酸CNO稀硝酸铜屑H2ODNO2浓硝酸铜屑NaOH溶液【答案】B因NH3的密度比空气的小，不能用图示装置收集，收集方法不合理，故A错误；Na2SO3与70%的浓硫酸反应生成SO2，SO2中混有的H2O用98%的浓H2SO4除去，收集装置合理，故B正确；NO与空气中的氧气反应，则不能用图示装置收集NO，应利用排水法收集，故C错误；NO2被NaOH溶液吸收，收集不到NO2，故D错误。2．某研究性学习小组讨论甲、乙、丙、丁四种仪器装置的有关用法，其中不合理的是()A．甲装置：可用来证明碳的非金属性比硅强B．乙装置：橡皮管的作用是能使水顺利流下C．丙装置：用图示的方法不能检查此装置的气密性D．丁装置：先从①口进气集满二氧化碳，再从②口进气，可收集氢气【答案】C甲装置：硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体生成硅酸沉淀，根据强酸制弱酸，可用来证明碳的非金属性比硅强，故不选A；乙装置：橡皮管使烧瓶、分液漏斗内的压强保持一致，所以能使水顺利流下，故不选B；丙装置：向乙中加水，至甲和乙形成液面差，该液面差能较长时间保持不变，说明此装置的气密性良好，用图示的方法能检查此装置的气密性，故选C；二氧化碳的密度大于空气，采用向上排空气法收集二氧化碳；氢气的密度小于二氧化碳，所以氢气采用向下排二氧化碳法收集，故不选D。3．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中发生的反应为NaNO2＋NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NaCl＋N2↑＋2H2OB．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根据题中已知的反应物和生成物，结合原子守恒和电子得失守恒，可知装置Ⅰ中发生的反应为NaNO2＋NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NaCl＋N2↑＋2H2O，A项正确；因移开酒精灯后反应仍能进行，说明该反应自身放热，是放热反应，B项正确；据化学方程式可知产物有水蒸气，且反应物为溶液状态，可知反应在产生N2的同时产生大量水蒸气，为便于干燥，先用装置Ⅱ将绝大多数水蒸气冷凝后再用装置Ⅲ进行干燥，故装置Ⅱ的作用是冷凝水蒸气，C项正确；N2的密度与空气密度相差太小，不适合用排空气法收集，D项错误。4．用下列实验方案不能达到实验目的的是()A．图①装置——Cu和稀硝酸制取NOB．图②装置——检验乙炔的还原性C．图③装置——实验室制取溴苯D．图④装置——实验室分离CO和CO2【答案】B铜和稀硝酸反应生成一氧化氮，一氧化氮不与水反应，所以可以用此装置制取一氧化氮，故A正确；用此法制取的乙炔气体中常混有硫化氢等，硫化氢具有还原性，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故B错误；图③装置有分液漏斗，可以通过控制液溴的量控制反应的发生与停止，装有四氯化碳的试管可用于除液溴，烧杯中的液体用于吸收溴化氢，倒置漏斗可防倒吸，此装置可用于实验室制取溴苯，故C正确；二氧化碳可以先被碱液吸收，在球胆中收集一氧化碳气体，再通过分液漏斗向试剂瓶中加入酸液，二氧化碳即可放出，可以用于分离一氧化碳和二氧化碳，故D正确。5．下图是一套实验室制取气体的装置，用于发生、干燥、收集和吸收有毒气体，下列各组物质能利用这套装置进行实验的是()A．MnO2和浓盐酸B．Na2SO3(s)和浓硫酸C．Cu片和稀硝酸D．浓氨水和生石灰【答案】BMnO2和浓盐酸制氯气需加热；Cu片和稀硝酸生成的NO不能用排空气法收集；浓氨水和生石灰生成的NH3不能用浓硫酸干燥。6．铁粉具有平肝镇心，消痈解毒之功效，主治惊痫、癫狂、脚气冲心、贫血等。某兴趣小组探究用氢气和碳酸亚铁制取铁粉并检验反应产物，实验装置如图。下列说法不正确的是()A．通过调节分液漏斗的活塞以控制①中气泡产生快慢B．装置①的作用是干燥氢气C．装置②、③中的药品分别是无水硫酸铜、碱石灰D．加热装置Y前，应先让X反应一段时间，排除装置中的空气【答案】CX装置为Zn和稀硫酸发生置换反应制备H2的装置，分液漏斗可调节稀硫酸的滴入速率从而控制①中气泡产生的快慢，A正确；①装置盛有浓硫酸干燥H2，防止对后面产物的检验产生干扰，B正确；由上述分析可知，②为检验产物H2O的装置，可盛装白色的无水硫酸铜固体，③装置的主要目的是吸收H2O并防止④中的H2O进入②装置中造成干扰，可以是无水CaCl2或无水硫酸铜，但碱石灰会吸收CO2，不能是碱石灰，C错误；H2与空气混合加热易发生爆炸，故在加热装置Y前，应先让X反应一段时间，排除装置中的空气，D正确。7．某研究小组将NaBO2、SiO2和Na的固体混合物与H2在500℃条件下反应制备NaBH4，实验装置如图所示。已知NaBH4中B为＋3价，下列说法错误的是()A．装置甲还可以用于制取CO2、H2SB．装置乙、丙中分别装有NaOH溶液和浓硫酸C．管式炉加热之前应收集装置尾部气体并验纯D．可将反应后混合物加水溶解后用重结晶法提纯【答案】D装置甲为块状固体与液体不加热反应制气体的装置，可以看作启普发生器的简易装置，实验室用大理石或石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳，用硫化亚铁固体与稀盐酸或稀硫酸反应制取硫化氢，都属于块状固体与液体不加热反应制气体，装置甲可以用于制取CO2、H2S，故A正确；根据分析装置乙、丙分别用于除去氢气中混有的氯化氢和水蒸气，NaOH溶液可与氯化氢反应，浓硫酸具有吸水性，故B正确；氢气通入管式炉中与NaBO2、SiO2和Na固体混合物在500℃条件下反应制备NaBH4，高温下，管式炉中若含有空气，氢气与氧气反应会引发爆炸，则管式炉加热之前应收集装置尾部气体并验纯，故C正确；根据分析，管式炉中发生反应的化学方程式为NaBO2＋2SiO2＋4Na＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))NaBH4＋2Na2SiO3，NaBH4中B为＋3价，则H为－1价，将反应后混合物加水溶解，NaBH4可与水发生反应：NaBH4＋2H2O=NaBO2＋4H2↑，无法将NaBH4提纯，故D错误。8．利用如图所示装置及表中各仪器中对应的试剂，制取干燥纯净的气体，能达到相应实验目的的是()选项分液漏斗圆底烧瓶洗气瓶实验目的A浓氨水生石灰浓硫酸制干燥的NH3B浓盐酸MnO2饱和食盐水制干燥的Cl2C水Na2O2浓硫酸制干燥的O2D稀盐酸石灰石饱和Na2CO3溶液制干燥的CO2【答案】CA项，浓氨水与生石灰反应制得氨气，氨气是碱性气体，但浓硫酸和氨气反应，应该用碱石灰干燥氨气，所以不能实现目的；B项，加热条件下，浓盐酸和二氧化锰反应生成氯气，通过饱和食盐水除去氯化氢，但不能制得干燥的Cl2；C项，水与过氧化钠反应生成氢氧化钠和氧气，通过浓硫酸干燥可以制干燥的O2；D项，稀盐酸与石灰石反应生成氯化钙、二氧化碳和水，通过饱和碳酸钠溶液可以吸收二氧化碳，不能收集到CO2。9．在一定条件下，向Al2O3和过量C粉的混合物中通入氯气，可制得易水解的AlCl3，实验装置如图所示(尾气吸收略)。下列说法中错误的是()A．a装置分液漏斗中药品为浓盐酸B．b装置中盛装的是饱和NaCl溶液C．实验结束时，先熄灭d处的酒精灯D．e装置可以用装有氢氧化钠溶液的洗气瓶代替【答案】D根据分析可知，a装置为二氧化锰和浓盐酸在加热条件下制取氯气的装置，故a装置分液漏斗中药品为浓盐酸，A正确；b装置为吸收挥发的HCl气体，盛装的是饱和NaCl溶液，B正确；实验结束时，为防止倒吸，应先熄灭d处的酒精灯，C正确；由于氯化铝易水解，e中盛装碱石灰的目的是尾气处理，并防止空气中的水蒸气进入装置d中，若用装有氢氧化钠溶液的洗气瓶代替，不能达到防止空气中的水蒸气进入装置d的目的，D错误。10．ClO2是一种极易溶于水且几乎不与冷水反应的黄绿色气体(沸点11℃)，实验室制备纯净ClO2溶液的装置如图所示：已知下列反应：NaClO3＋HCl→NaCl＋ClO2＋Cl2＋H2O；NaClO2＋HCl→NaCl＋ClO2＋H2O；NaClO2＋Cl2→NaCl＋ClO2(均未配平)。下列说法正确的是()A．a中通入的N2可用CO2或SO2代替B．b中NaClO2能用饱和食盐水代替C．c中广口瓶最好放在冰水浴中冷却D．d中吸收尾气后只生成一种溶质【答案】Ca中通入的N2的目的是氮气性质稳定且不影响实验，可将a中产生的ClO2和Cl2吹出并进入后续装置，继续实验，二氧化硫具有还原性，可将ClO2、NaClO3等物质还原，故A错误；b中NaClO2的作用是吸收ClO2中混有的氯气和氯化氢杂质气体，用饱和食盐水可吸收氯化氢，但不能吸收氯气，故B错误；ClO2是一种极易溶于水且几乎不与冷水反应的黄绿色气体，故c中广口瓶最好放在冰水浴中冷却，有利于吸收ClO2，故C正确；d中氢氧化钠和ClO2发生歧化反应生成NaCl和NaClO3，产物至少两种，故D错误。二、非选择题11．氨是一种重要的化工原料。某学习小组同学设计了下图所示的实验装置(部分夹持仪器未画出)，进行氨气实验室制备且探究氨气的还原性及产物的检验。实验现象为：黑色CuO变为红色；干燥管中无水CuSO4粉末变为蓝色；同时生成一种无色无味无污染的气体。(1)请写出大试管中反应的化学方程式___________________________________________________________。(2)请写出氨气与CuO反应的化学方程式_________________________________________________________。(3)该装置存在明显缺陷，请指出存在的问题________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)实验室用氯化铵和氢氧化钙反应生成氨气，化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)氨气和氧化铜反应，黑色CuO变为红色说明生成铜，干燥管中无水CuSO4粉末变为蓝色，说明生成水，一种无色无味无污染的气体为氮气，所以反应的化学方程式为3CuO＋2NH3eq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O。(3)反应过程中氨气可能有剩余，此装置没有对氨气进行处理而会造成污染，缺少尾气吸收装置。【答案】(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(2)3CuO＋2NH3eq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O(3)此装置没有尾气吸收装置12．为进行某些实验的探究，某兴趣小组设计了如下装置：(1)为探究浓硫酸与木炭反应的全部产物，分液漏斗中盛浓硫酸，圆底烧瓶中放木炭。①装置B中试剂的名称是____________。②装置C、D、E中所盛放的试剂分别是品红、酸性KMnO4溶液和澄清的石灰水。C装置的作用是____________，确认产物中含有CO2的实验现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)为了制取无水氯化铜，上述装置中的分液漏斗中盛浓盐酸，圆底烧瓶中放MnO2，B中放铜粉并在玻璃管下添加酒精灯，且将B装置平移至D与E之间。①此时C、D中依次加入的试剂分别是__________。②若E中为NaOH溶液用于尾气吸收，常温下发生反应的离子方程式为______________________________。③实验结束时，应首先熄灭装置B下面的酒精灯，其目的是______________________。解析：(1)①由于检验二氧化硫或二氧化碳均会带出水蒸气，因此首先检验水蒸气，则装置B中试剂为无水硫酸铜，用于检验水。②二氧化硫能使品红溶液褪色，C用于检验二氧化硫。由于二氧化硫会干扰二氧化碳的检验，则需要利用D中高锰酸钾除去二氧化硫，最后用E中澄清石灰水变浑浊检验二氧化碳，因此确认产物中含有CO2的实验现象是D中溶液不完全褪色，E中产生白色沉淀。(2)①氯气和铜反应时应该是纯净干燥的氯气，而生成的氯气中含有氯化氢和水蒸气，则C为饱和食盐水，用于除去氯化氢，D为浓硫酸，起到干燥作用。②氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠，反应的离子方程式为Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。③实验结束时，应首先熄灭装置B下面的酒精灯，再熄灭A装置的酒精灯，可起到防止倒吸的作用。【答案】(1)①无水硫酸铜②检验SO2气体D中溶液不完全褪色，E中产生白色沉淀(2)①饱和食盐水、浓硫酸②Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O③防止倒吸13．无水四氯化锡(SnCl4)可用于制作导电玻璃，导电玻璃广泛用于液晶显示屏、薄膜太阳能电池基底等。可用如下装置制备四氯化锡(部分夹持装置已略去)：有关信息如下表：化学式SnCl2SnCl4熔点/℃246－33沸点/℃652144其他性质无色晶体，Sn(Ⅱ)易被氧化为Sn(Ⅳ)无色液体，易水解回答下列问题：(1)对比分液漏斗，装置甲中恒压滴液漏斗的优点是________________________。仪器A中发生反应的离子方程式为__________________________________。(2)将装置如图连接好，检查气密性，慢慢滴入浓盐酸，待观察到____________(填现象)后，开始加热丁装置。锡熔化后适当增大氯气流量并继续加热丁装置。继续加热丁装置的目的是促进氯气与锡反应和____________________________。(3)如果缺少乙装置可能产生的后果是______________________________。(4)戊装置中球形冷凝管的冷水进口为____(填“a”或“b”)。(5)己装置中碱石灰的作用是________________________________________________________________________________________________________________________。(6)碘氧化法滴定分析产品中Sn(Ⅱ)的含量。准确称取mg产品于锥形瓶中，用适量浓盐酸溶解，淀粉溶液作指示剂，用cmol·L－1碘标准溶液滴定。滴入最后一滴标准溶液，出现__________时达到滴定终点，此时消耗碘标准溶液VmL，则产品中Sn(Ⅱ)的质量分数为____________(用字母表示)。解析：(1)对比分液漏斗，装置甲中恒压滴液漏斗的优点是平衡气压，可以使漏斗内液体顺利流下(或可以防止倒吸；或减小增加的液体对气体压强的影响；或可以在密闭条件下滴加液体，减少漏斗内液体挥发、与空气接触等；仪器A中发生的反应为浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯气、氯化锰和水，离子方程式为10Cl－＋16H＋＋2MnOeq\o\al(－,4)=5Cl2↑＋8H2O＋2Mn2＋。(2)将如图装置连接好，先检查装置的气密性，再慢慢滴入浓盐酸，待观察到丁装置内充满黄绿色气体现象(或黄绿色气体充满整个装置)后，开始加热装置丁；锡熔化后适当增大氯气流量并继续加热丁装置，继续加热丁装置的目的是促进氯气与锡反应和促进四氯化锡挥发(或促进四氯化锡气化，使四氯化锡蒸气进入戊中便于收集)。(3)如果缺少乙装置，氯化氢与锡反应生成的氢气与氯气混合受热会引起装置爆炸。(4